(57)【要約】  本開示の態様は、送信機および受信機チャネル較正に関する。例えば、送信機チャネル較正のための方法は、送信機モジュールの複数の送信機チャネルにそれぞれ対応する複数の較正信号を生成することを含み得る。複数の較正信号は、それぞれ複数の送信機チャネルの少なくとも一部を通じて伝搬され得る。伝搬された複数の較正信号のうちの少なくとも２つの、少なくとも２つの信号特性が比較され得る。比較の結果に基づいて、複数の送信機チャネルのうちの少なくとも１つについてのゲイン、位相、またはタイミングの少なくとも１つの調整が識別され得る。識別された調整に基づいて、複数の送信機チャネルのうちの少なくとも１つを介して送信され得るデータ信号が調整される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信機チャネル較正のための方法であって、
送信機モジュールの複数の送信機チャネルにそれぞれ対応する複数の較正信号を生成することと、
前記複数の較正信号を、それぞれ前記複数の送信機チャネルの少なくとも一部を通じて伝搬することと、
前記伝搬された複数の較正信号のうちの少なくとも２つの、少なくとも２つの信号特性を比較することと、
前記比較の結果に基づいて、前記複数の送信機チャネルのうちの少なくとも１つについてのゲイン、位相、またはタイミングの少なくとも１つの調整を識別することと、
前記調整に基づいて、前記複数の送信機チャネルのうちの前記少なくとも１つを介して送信されるデータ信号を調整することと、を含む、方法。
【請求項２】
前記複数の較正信号は、ザドフチューシーケンス、ウォルシュアダマールシーケンス、または別の直交信号のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複数の較正信号は、処理のために、それぞれ複数のアンテナ給電線から、較正プロセッサに結合される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記複数の較正信号は、それぞれ前記複数のアンテナ給電線から、それぞれ複数の方向性結合器を介してコンバイナに結合され、前記コンバイナは、前記複数の較正信号を結合して結合較正信号にし、処理のために前記較正プロセッサに前記結合較正信号を転送する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記結合較正信号は、前記較正プロセッサに転送される前に、受信機によってダウンコンバートされる、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
感知アンテナ素子は、前記複数のアンテナ給電線にそれぞれ対応する複数のアンテナ素子を介して送信される前記複数の較正信号を感知する、請求項３に記載の方法。
【請求項７】
複数の調整が、それぞれ前記複数の送信機チャネルを介して次に送信される複数の信号に前記複数の調整を適用する重み付けマトリクスおよび較正注入モジュールに提供される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
複数の独立したベースバンド較正シーケンスを生成することをさらに含み、前記複数の較正信号は、それぞれ前記複数の独立したベースバンド較正シーケンスに基づいて生成される無線周波数信号である、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記複数の較正信号の各々は、複数の周波数トーンを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記複数の周波数トーンに基づいて、前記複数の送信機チャネルの各々について位相ランプを推定することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
受信機チャネル較正のための方法であって、
受信機モジュールの複数の受信機チャネルにそれぞれ対応する複数の較正信号を生成することと、
前記複数の較正信号を、それぞれ前記複数の受信機チャネルの少なくとも一部を通じて伝搬することと、
前記伝搬された複数の較正信号のうちの少なくとも２つの、少なくとも２つの信号特性を比較することと、
前記比較の結果に基づいて、前記複数の受信機チャネルのうちの少なくとも１つについてのゲイン、位相、またはタイミングの少なくとも１つの調整を識別することと、
前記調整に基づいて、前記複数の受信機チャネルのうちの前記少なくとも１つを介して受信されるデータ信号を調整することと、を含む、方法。
【請求項１２】
前記複数の較正信号は、ザドフチューシーケンス、ウォルシュアダマールシーケンス、または別の直交信号のうちの少なくとも１つを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記複数の較正信号は、それぞれ複数のアンテナ給電線へ結合される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記複数の較正信号は、スプリッタを介して生成され、前記複数の較正信号は、それぞれ複数の方向性結合器を介して前記複数のアンテナ給電線へ結合される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記複数の較正信号は、処理のために較正プロセッサに転送される前に、それぞれ前記受信機モジュールの複数の受信機チャネルによってダウンコンバートされる、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
アンテナ素子は、それぞれ複数のアンテナ素子を介して、前記複数の較正信号を前記複数のアンテナ給電線に送信する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
複数の調整が、それぞれ前記複数の受信機チャネルを介して次に受信される複数の信号に前記複数の調整を適用する重み付けマトリクスおよび較正ピックアップモジュールに提供される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
複数の独立したベースバンド較正シーケンスを生成することをさらに含み、前記複数の較正信号は、それぞれ前記複数の独立したベースバンド較正シーケンスに基づいて生成される無線周波数信号である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
前記複数の較正信号の各々は、複数の周波数トーンを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項２０】
前記複数の周波数トーンに基づいて、前記複数の受信機チャネルの各々について位相ランプを推定することをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１７年１１月１３日に出願された米国特許出願第１５／８１０，６５９号の継続出願であり、その開示は参照により本明細書に組み込まれる。本出願はまた、２０１７年１１月１３日に出願された米国特許出願第１５／８１０，７５３号の継続出願であり、その開示は参照により本明細書に組み込まれる。本出願はまた、２０１７年１１月１３日に出願された米国特許出願第１５／８１０，８４１号の継続出願であり、その開示は参照により本明細書に組み込まれる。本出願はまた、２０１７年１１月１３日に出願された米国特許出願第１５／８１０，９０９号の継続出願であり、その開示は参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
いくつかの通信システムは、アンテナアレイを含み、無線周波数（ＲＦ）エネルギーの送信または受信の方向性を電子的に制御することによってビームフォーミングを実行して、例えば、地理的エリアに位置する加入者に接続サービスを提供する。ＲＦエネルギーの送信または受信の方向性を正確に制御するためには、ＲＦ送信機および受信機の忠実度の高い制御が必要である。ＲＦ送信機および受信機の忠実度の高い制御を実現するための１つの技術は、様々なチャネルを通じて伝搬する信号の位相、振幅、および群遅延特性を判定および補償するために、アンテナアレイの素子に対応する送信および受信チャネルのループバック較正を実行することである。しかしながら、ループバック較正は、典型的には、ＲＦ送信機または受信機によって提供されるサービスにおいて中断を伴う。周波数分割ロングタームエボリューション（ＦＤ−ＬＴＥ）などのいくつかの通信プロトコルは、連続的なサービスを提供するＲＦ送信機および受信機を必要とし、したがって、較正について中断されない可能性がある。上記を考慮して、本開示は、ビームフォーミングを採用するシステムのＲＦ送信および受信チャネルを較正するためのシステムおよび方法に関する。
【発明の概要】
【０００３】
本開示の態様によって、送信機チャネル較正のための方法が説明される。本方法は、送信機モジュールの複数の送信機チャネルにそれぞれ対応する複数の較正信号を生成することを含む。複数の較正信号は、それぞれ複数の送信機チャネルの少なくとも一部を通じて伝搬される。伝搬された複数の較正信号のうちの少なくとも２つの、少なくとも２つの信号特性が比較される。比較の結果に基づいて、複数の送信機チャネルのうちの少なくとも１つについてのゲイン、位相、またはタイミングの少なくとも１つの調整が識別される。識別された調整に基づいて、複数の送信機チャネルのうちの少なくとも１つを介して送信されるデータ信号が調整される。
【０００４】
本開示の別の態様では、複数の較正信号は、ザドフチューシーケンス、ウォルシュアダマールシーケンス、または別の直交信号のうちの少なくとも１つを含む。
【０００５】
本開示のさらに別の態様では、複数の較正信号は、処理のために、それぞれ複数のアンテナ給電線から較正プロセッサに結合される。
【０００６】
本明細書のさらに別の態様では、複数の較正信号は、それぞれ複数のアンテナ給電線から、それぞれ複数の方向性結合器を介してコンバイナに結合され、コンバイナは、複数の較正信号を結合して結合較正信号にし、処理のために較正プロセッサに結合較正信号を転送する。
【０００７】
別の態様では、結合較正信号は、較正プロセッサに転送される前に、受信機によってダウンコンバートされる。
【０００８】
さらに別の態様では、感知アンテナ素子は、複数のアンテナ給電線にそれぞれ対応する複数のアンテナ素子を介して送信される複数の較正信号を感知する。
【０００９】
よりさらなる態様では、複数の調整が、それぞれ複数の送信機チャネルを介して次に送信される複数の信号に複数の調整を適用する重み付けマトリクスおよび較正注入モジュールに提供される。
【００１０】
本明細書の別の態様では、本方法は、複数の独立したベースバンド較正シーケンスを生成することをさらに含み、複数の較正信号は、それぞれ複数の独立したベースバンド較正シーケンスに基づいて生成される無線周波数信号である。
【００１１】
本開示のさらなる態様では、複数の較正信号の各々は、複数の周波数トーンを含む。
【００１２】
さらに別の態様では、本方法は、複数の周波数トーンに基づいて、複数の送信機チャネルの各々について位相ランプを推定することをさらに含む。
【００１３】
本開示の別の態様によって、送信機チャネル較正のためのシステムが説明される。本システムは、送信機モジュール、較正プロセッサ、ならびに重み付けマトリクスおよび較正注入モジュールを含む。送信機モジュールは、複数の送信機チャネルにそれぞれ対応する複数の送信機を含む。較正プロセッサは、複数の送信機チャネルにそれぞれ対応する複数の較正信号を生成し、複数の較正信号を、それぞれ複数の送信機チャネルの少なくとも一部を通じて伝搬し、伝搬された複数の較正信号のうちの少なくとも２つの、少なくとも２つの信号特性を比較し、比較の結果に基づいて、複数の送信機チャネルのうちの少なくとも１つについてのゲイン、位相、またはタイミングの少なくとも１つの調整を識別するように構成される。重み付けマトリクスおよび較正注入モジュールは、少なくとも１つの識別された調整に基づいて、複数の送信機チャネルのうちの少なくとも１つを介して送信されるデータ信号を調整するように構成される。
【００１４】
本開示の別の態様では、複数の較正信号は、ザドフチューシーケンス、ウォルシュアダマールシーケンス、または別の直交信号のうちの少なくとも１つを含む。
【００１５】
本明細書のさらに別の態様では、本システムは、複数の送信機チャネルにそれぞれ対応する複数のアンテナ給電線をさらに含み、複数の較正信号は、処理のために、それぞれ複数のアンテナ給電線から較正プロセッサに結合される。
【００１６】
さらなる態様では、本システムは、複数の送信機チャネルにそれぞれ対応する複数の方向性結合器と、コンバイナとを含む結合モジュールをさらに含む。複数の較正信号は、それぞれ複数のアンテナ給電線から、複数の方向性結合器を介してコンバイナに結合され、コンバイナは、複数の較正信号を結合して結合較正信号にし、処理のために較正プロセッサに結合較正信号を転送する。
【００１７】
本明細書のさらに別の態様では、本システムは、結合較正信号をダウンコンバートしてダウンコンバートされた結合較正信号を較正プロセッサに提供する受信機をさらに含む。
【００１８】
本開示の別の態様では、較正プロセッサ、重み付けマトリクスおよび較正注入モジュール、結合モジュール、ならびに受信機は、単一の回路基板上に統合される。
【００１９】
本明細書のさらなる態様では、本システムは、複数のアンテナ素子および感知アンテナ素子をさらに含む。複数のアンテナ素子は、それぞれ複数の送信機チャネルに対応し、それぞれ複数の較正信号を送信するように構成される。感知アンテナ素子は、それぞれ複数のアンテナ素子を介して送信される複数の較正信号を感知する。
【００２０】
さらに別の態様では、較正プロセッサは、それぞれ複数の送信機チャネルを介して次に送信される複数の信号に複数の調整を適用する重み付けマトリクスおよび較正注入モジュールに複数の調整を提供する。
【００２１】
本明細書のよりさらなる態様では、較正プロセッサは、複数の独立したベースバンド較正シーケンスを生成するようにさらに構成され、複数の較正信号は、それぞれ複数の独立したベースバンド較正シーケンスに基づいて生成される無線周波数信号である。
【００２２】
本開示のさらなる態様によって、非一時的なコンピュータ可読媒体が説明される。コンピュータ可読媒体は、プロセッサによって実行されるとき、送信機チャネル較正のための方法をプロセッサに実施させる命令をそこに格納する。本方法は、送信機の複数の送信機チャネルにそれぞれ対応する複数の較正信号を生成することを含む。複数の較正信号は、それぞれ複数の送信機チャネルの少なくとも一部を通じて伝搬される。伝搬された複数の較正信号のうちの少なくとも２つの、少なくとも２つの信号特性が比較される。比較の結果に基づいて、複数の送信機チャネルのうちの少なくとも１つについてのゲイン、位相、またはタイミングの少なくとも１つの調整が識別される。識別された調整に基づいて、複数の送信機チャネルのうちの少なくとも１つを介して送信されるデータ信号が調整される。
【００２３】
本開示の態様によって、送信機チャネル較正のための方法が説明される。本方法は、複数の送信機チャネルにそれぞれ対応する複数の較正信号を生成することを含む。複数の較正信号は、複数のデータ信号とそれぞれ結合し、それによって複数の結合信号を生成する。複数の結合信号は、それぞれ複数の送信機チャネルの少なくとも一部を通じて伝搬される。複数の較正信号は、それぞれ伝搬された複数の結合信号から抽出される。抽出された複数の較正信号のうちの少なくとも２つの、少なくとも２つの信号特性が比較される。比較の結果に基づいて、送信機チャネルのうちの少なくとも１つについてのゲイン、位相、またはタイミングの少なくとも１つの調整が識別される。識別された調整に基づいて、複数の送信機チャネルのうちの少なくとも１つを介して送信されるデータ信号が調整される。
【００２４】
本明細書の別の態様では、複数の較正信号および複数のデータ信号は、それぞれ複数の結合信号から独立して戻すことができる。
【００２５】
さらに別の態様では、複数の較正信号は、複数のデータ信号の動作周波数帯域内の周波数範囲にアップコンバートされ、所定のノイズ閾値よりも下の振幅を有する。
【００２６】
本明細書のさらなる態様では、複数の較正信号は、複数のデータ信号の動作周波数帯域外の周波数範囲にアップコンバートされる。
【００２７】
さらに別の態様では、複数の較正信号は、直流（ＤＣ）サブキャリア信号に近接する周波数成分を有するベースバンド信号に基づいて生成される。
【００２８】
本開示の別の態様では、複数のデータ信号は、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）信号、ユニバーサルモバイルテレコミュニケーションズシステム（ＵＭＴＳ）信号、またはモバイル通信用グローバルシステム（ＧＳＭ）信号のうちの少なくとも１つを含む。
【００２９】
さらなる態様では、複数の較正信号は、ザドフチューシーケンス、ウォルシュアダマールシーケンス、または別の直交信号のうちの少なくとも１つを含む。
【００３０】
本明細書のさらに別の態様では、複数の較正信号の抽出は、伝搬された複数の結合信号の合計を、複数の較正信号のうちの１つに対応する較正シーケンスに関連付けることを含む。
【００３１】
本開示の別の態様によって、送信機チャネル較正のためのシステムが説明される。本システムは、送信機モジュール、較正プロセッサ、ならびに重み付けマトリクスおよび較正注入モジュールを含む。送信機モジュールは、複数の送信機チャネルにそれぞれ対応する複数の送信機を含む。較正プロセッサは、複数の送信機チャネルにそれぞれ対応する複数の較正信号を生成し、複数の較正信号を複数のデータ信号とそれぞれ結合し、それによって複数の結合信号を生成し、それぞれ複数の送信機チャネルの少なくとも一部を通じて複数の結合信号を伝搬し、それぞれ伝搬された複数の結合信号から複数の較正信号を抽出し、抽出された複数の較正信号のうちの少なくとも２つの、少なくとも２つの信号特性を比較し、比較の結果に基づいて、送信機チャネルのうちの少なくとも１つについてのゲイン、位相、またはタイミングの少なくとも１つの調整を識別するように構成される。重み付けマトリクスおよび較正注入モジュールは、少なくとも１つの識別された調整に基づいて、複数の送信機チャネルのうちの少なくとも１つを介して送信されるデータ信号を調整するように構成される。
【００３２】
本明細書の別の態様によって、複数の較正信号および複数のデータ信号は、それぞれ複数の結合信号から独立して戻すことができる。
【００３３】
本明細書のさらなる態様では、複数の送信機は、それぞれ複数の較正信号を複数のデータ信号の動作周波数帯域内の周波数範囲にアップコンバートし、複数のアップコンバートされた較正信号は、所定のノイズ閾値よりも下の振幅を有する。
【００３４】
本明細書のさらに別の態様では、複数の較正信号は、複数のデータ信号の動作周波数帯域外の周波数範囲にアップコンバートされる。
【００３５】
よりさらなる態様では、複数の較正信号は、直流（ＤＣ）サブキャリア信号に近接する周波数成分を有するベースバンド信号に基づいて生成される。
【００３６】
本開示の別の態様では、複数のデータ信号は、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）信号、ユニバーサルモバイルテレコミュニケーションズシステム（ＵＭＴＳ）信号、またはモバイル通信用グローバルシステム（ＧＳＭ）信号のうちの少なくとも１つを含む。
【００３７】
本明細書のさらなる態様では、複数の較正信号は、ザドフチューシーケンス、ウォルシュアダマールシーケンス、または別の直交信号のうちの少なくとも１つを含む。
【００３８】
さらに別の態様では、複数の較正信号の抽出は、伝搬された複数の結合信号の合計を、複数の較正信号のうちの１つに対応する較正シーケンスに関連付けることを含む。
【００３９】
本開示のさらに別の態様では、較正プロセッサならびに重み付けマトリクスおよび較正注入モジュールは、単一の回路基板上に統合される。
【００４０】
本開示のさらなる態様によって、非一時的なコンピュータ可読媒体が説明される。コンピュータ可読媒体は、プロセッサによって実行されるとき、送信機チャネル較正のための方法をプロセッサに実施させる命令をそこに格納する。本方法は、複数の送信機チャネルにそれぞれ対応する複数の較正信号を生成することを含む。複数の較正信号は、複数のデータ信号とそれぞれ結合し、それによって複数の結合信号を生成する。複数の結合信号は、それぞれ複数の送信機チャネルの少なくとも一部を通じて伝搬される。複数の較正信号は、それぞれ伝搬された複数の結合信号から抽出される。抽出された複数の較正信号のうちの少なくとも２つの、少なくとも２つの信号特性が比較される。比較の結果に基づいて、送信機チャネルのうちの少なくとも１つについてのゲイン、位相、またはタイミングの少なくとも１つの調整が識別される。識別された調整に基づいて、複数の送信機チャネルのうちの少なくとも１つを介して送信されるデータ信号が調整される。
【００４１】
別の態様では、複数の較正信号および複数のデータ信号は、それぞれ複数の結合信号から独立して戻すことができる。
【００４２】
本明細書のさらなる態様では、非一時的なコンピュータ可読媒体は、プロセッサによって実行されるとき、伝搬された複数の結合信号の合計を、複数の較正信号のうちの１つに対応する較正シーケンスに関連付けることによって、複数の較正信号をプロセッサに抽出させる命令をそこにさらに格納する。
【００４３】
本開示の態様によって、受信機チャネル較正のための方法が説明される。本方法は、受信機モジュールの複数の受信機チャネルにそれぞれ対応する複数の較正信号を生成することを含む。複数の較正信号は、それぞれ複数の受信機チャネルの少なくとも一部を通じて伝搬される。伝搬された複数の較正信号のうちの少なくとも２つの、少なくとも２つの信号特性が比較される。比較の結果に基づいて、複数の受信機チャネルのうちの少なくとも１つについてのゲイン、位相、またはタイミングの少なくとも１つの調整が識別される。識別された調整に基づいて、複数の受信機チャネルのうちの少なくとも１つを介して受信されるデータ信号が調整される。
【００４４】
本開示の別の態様では、複数の較正信号は、ザドフチューシーケンス、ウォルシュアダマールシーケンス、または別の直交信号のうちの少なくとも１つを含む。
【００４５】
本明細書のさらなる態様では、複数の較正信号は、それぞれ複数のアンテナ給電線へ結合される。
【００４６】
さらに別の態様では、複数の較正信号は、スプリッタを介して生成され、複数の較正信号は、それぞれ複数の方向性結合器を介して複数のアンテナ給電線へ結合される。
【００４７】
本明細書のよりさらなる態様では、複数の較正信号は、処理のために較正プロセッサに転送される前に、それぞれ受信機モジュールの複数の受信機チャネルによってダウンコンバートされる。
【００４８】
別の態様では、アンテナ素子は、それぞれ複数のアンテナ素子を介して複数の較正信号を複数のアンテナ給電線に送信する。
【００４９】
さらなる態様では、複数の調整が、それぞれ複数の受信機チャネルを介して次に受信される複数の信号に複数の調整を適用する重み付けマトリクスおよび較正ピックアップモジュールに提供される。
【００５０】
本明細書のさらに別の態様では、本方法は、複数の独立したベースバンド較正シーケンスを生成することをさらに含み、複数の較正信号は、それぞれ複数の独立したベースバンド較正シーケンスに基づいて生成される無線周波数信号である。
【００５１】
本開示のさらなる態様では、複数の較正信号の各々は、複数の周波数トーンを含む。
【００５２】
本明細書のさらに別の態様では、本方法は、複数の周波数トーンに基づいて、複数の受信機チャネルの各々について位相ランプを推定することをさらに含む。
【００５３】
本開示の別の態様によって、送信機チャネル較正のためのシステムが説明される。本システムは、受信機モジュール、較正プロセッサ、ならびに重み付けマトリクスおよび較正ピックアップモジュールを含む。受信機モジュールは、複数の受信機チャネルにそれぞれ対応する複数の受信機を含む。較正プロセッサは、複数の受信機チャネルにそれぞれ対応する複数の較正信号を生成し、複数の較正信号を、それぞれ複数の受信機チャネルの少なくとも一部を通じて伝搬し、伝搬された複数の較正信号のうちの少なくとも２つの、少なくとも２つの信号特性を比較し、比較の結果に基づいて、複数の受信機チャネルのうちの少なくとも１つについてのゲイン、位相、またはタイミングの少なくとも１つの調整を識別するように構成される。重み付けマトリクスおよび較正ピックアップモジュールは、少なくとも１つの識別された調整に基づいて、複数の受信機チャネルのうちの少なくとも１つを介して受信されるデータ信号を調整するように構成される。
【００５４】
本開示の別の態様では、複数の較正信号は、ザドフチューシーケンス、ウォルシュアダマールシーケンス、または別の直交信号のうちの少なくとも１つを含む。
【００５５】
本明細書のさらなる態様では、本システムは、複数の受信機チャネルにそれぞれ対応する複数のアンテナ給電線をさらに含み、複数の較正信号は、それぞれ複数のアンテナ給電線へ結合される。
【００５６】
さらに別の態様では、本システムは、結合モジュールをさらに含み、次に、結合モジュールは、複数の方向性結合器およびスプリッタを含む。複数の方向性結合器は、複数の受信機チャネルにそれぞれ対応する。複数の較正信号は、それぞれ複数の方向性結合器を介して、スプリッタによって複数のアンテナ給電線に提供される。
【００５７】
本明細書のよりさらなる態様では、本システムは、複数の較正信号をアップコンバートしてアップコンバートされた較正信号をスプリッタに提供する送信機をさらに含む。
【００５８】
別の態様では、較正プロセッサ、重み付けマトリクスおよび較正ピックアップモジュール、結合モジュール、ならびに送信機は、単一の回路基板上に統合される。
【００５９】
さらなる態様では、本システムは、較正アンテナ素子およびアンテナアレイをさらに含む。較正アンテナ素子は、複数の較正信号を送信する。アンテナアレイは、複数の受信機チャネルにそれぞれ対応して較正アンテナ素子によって送信される複数の較正信号をそれぞれ受信するように構成される複数のアンテナ素子を含む。
【００６０】
本明細書のさらに別の態様では、較正プロセッサは、それぞれ複数の受信機チャネルを介して次に受信される複数の信号に複数の調整を適用する重み付けマトリクスおよび較正ピックアップモジュールに複数の調整を提供する。
【００６１】
本開示のさらなる態様では、較正プロセッサは、複数の独立したベースバンド較正シーケンスを生成するようにさらに構成され、複数の較正信号は、それぞれ複数の独立したベースバンド較正シーケンスに基づいて生成される無線周波数信号である。
【００６２】
本開示のさらに別の態様によって、非一時的なコンピュータ可読媒体が説明される。コンピュータ可読媒体は、プロセッサによって実行されるとき、受信機チャネル較正のための方法をプロセッサに実施させる命令をそこに格納する。本方法は、受信機モジュールの複数の受信機チャネルにそれぞれ対応する複数の較正信号を生成することを含む。複数の較正信号は、それぞれ複数の受信機チャネルの少なくとも一部を通じて伝搬される。伝搬された複数の較正信号のうちの少なくとも２つの、少なくとも２つの信号特性が比較される。比較の結果に基づいて、複数の受信機チャネルのうちの少なくとも１つについてのゲイン、位相、またはタイミングの少なくとも１つの調整が識別される。識別された調整に基づいて、複数の受信機チャネルのうちの少なくとも１つを介して受信されるデータ信号が調整される。
【００６３】
本開示の態様によって、受信機チャネル較正のための方法が説明される。本方法は、複数の受信機チャネルにそれぞれ対応する複数の較正信号を生成することを含む。複数の較正信号は、複数のデータ信号とそれぞれ結合し、それによって複数の結合信号を生成する。複数の結合信号は、それぞれ複数の受信機チャネルの少なくとも一部を通じて伝搬される。複数の較正信号は、それぞれ伝搬された複数の結合信号から抽出される。抽出された複数の較正信号のうちの少なくとも２つの、少なくとも２つの信号特性が比較される。比較の結果に基づいて、受信機チャネルのうちの少なくとも１つについてのゲイン、位相、またはタイミングの少なくとも１つの調整が識別される。少なくとも１つの識別された調整に基づいて、複数の受信機チャネルのうちの少なくとも１つを介して受信されるデータ信号が調整される。
【００６４】
本開示の別の態様では、複数の較正信号および複数のデータ信号は、それぞれ複数の結合信号から独立して戻すことができる。
【００６５】
本明細書のさらなる態様では、複数の較正信号は、複数のデータ信号の動作周波数帯域内の周波数範囲にアップコンバートされ、所定のノイズ閾値よりも下の振幅を有する。
【００６６】
さらに別の態様では、複数の較正信号は、複数のデータ信号の動作周波数帯域外の周波数範囲にアップコンバートされる。
【００６７】
本明細書のよりさらなる態様では、複数の較正信号は、直流（ＤＣ）サブキャリア信号に近接する周波数成分を有するベースバンド信号に基づいて生成される。
【００６８】
別の態様では、複数のデータ信号は、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）信号、ユニバーサルモバイルテレコミュニケーションズシステム（ＵＭＴＳ）信号、またはモバイル通信用グローバルシステム（ＧＳＭ）信号のうちの少なくとも１つを含む。
【００６９】
さらなる態様では、複数の較正信号は、ザドフチューシーケンス、ウォルシュアダマールシーケンス、または別の直交信号のうちの少なくとも１つを含む。
【００７０】
本明細書のさらに別の態様では、複数の較正信号の抽出は、伝搬された複数の結合信号の合計を、複数の較正信号のうちの１つに対応する較正シーケンスに関連付けることを含む。
【００７１】
本開示の別の態様によって、送信機チャネル較正のためのシステムが説明される。本システムは、受信機モジュール、較正プロセッサ、結合モジュール、ならびに重み付けマトリクスおよび較正注入モジュールを含む。受信機モジュールは、複数の受信機チャネルにそれぞれ対応する複数の受信機を含む。較正プロセッサは、複数の受信機チャネルにそれぞれ対応する複数の較正信号を生成するように構成される。結合モジュールは、複数の較正信号を複数のデータ信号とそれぞれ結合し、それによって複数の結合信号を生成し、複数の結合信号を、それぞれ複数の受信機チャネルの少なくとも一部を通じて伝搬するように構成される。較正プロセッサは、それぞれ伝搬された複数の結合信号から複数の較正信号を抽出し、抽出された複数の較正信号のうちの少なくとも２つの、少なくとも２つの信号特性を比較し、比較の結果に基づいて、受信機チャネルのうちの少なくとも１つについてのゲイン、位相、またはタイミングの少なくとも１つの調整を識別するようにさらに構成される。重み付けマトリクスおよび較正注入モジュールは、少なくとも１つの識別された調整に基づいて、複数の受信機チャネルのうちの少なくとも１つを介して受信されるデータ信号を調整するように構成される。
【００７２】
本開示の別の態様では、複数の較正信号および複数のデータ信号は、それぞれ複数の結合信号から独立して戻すことができる。
【００７３】
本明細書のさらなる態様では、本システムは、複数の較正信号を、それぞれ複数のデータ信号の動作周波数帯域内の周波数範囲にアップコンバートする送信機モジュールをさらに含み、複数のアップコンバートされた較正信号は、所定のノイズ閾値よりも下の振幅を有する。
【００７４】
さらに別の態様では、複数の較正信号は、複数のデータ信号の動作周波数帯域外の周波数範囲にアップコンバートされる。
【００７５】
本明細書のよりさらなる態様では、複数の較正信号は、直流（ＤＣ）サブキャリア信号に近接する周波数成分を有するベースバンド信号に基づいて生成される。
【００７６】
別の態様では、複数のデータ信号は、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）信号、ユニバーサルモバイルテレコミュニケーションズシステム（ＵＭＴＳ）信号、またはモバイル通信用グローバルシステム（ＧＳＭ）信号のうちの少なくとも１つを含む。
【００７７】
さらなる態様では、複数の較正信号は、ザドフチューシーケンス、ウォルシュアダマールシーケンス、または別の直交信号のうちの少なくとも１つを含む。
【００７８】
本明細書のさらに別の態様では、複数の較正信号の抽出は、伝搬された複数の結合信号の合計を、複数の較正信号のうちの１つに対応する較正シーケンスに関連付けることを含む。
【００７９】
本開示のさらなる態様では、較正プロセッサ、結合モジュール、ならびに重み付けマトリクスおよび較正注入モジュールは、単一の回路基板上に統合される。
【００８０】
本開示の別の態様によって、非一時的なコンピュータ可読媒体が説明される。コンピュータ可読媒体は、プロセッサによって実行されるとき、受信機チャネル較正のための方法をプロセッサに実施させる命令をそこに格納する。本方法は、複数の受信機チャネルにそれぞれ対応する複数の較正信号を生成することを含む。複数の較正信号は、複数のデータ信号とそれぞれ結合し、それによって複数の結合信号を生成する。複数の結合信号は、それぞれ複数の受信機チャネルの少なくとも一部を通じて伝搬される。複数の較正信号は、それぞれ伝搬された複数の結合信号から抽出される。抽出された複数の較正信号のうちの少なくとも２つの、少なくとも２つの信号特性が比較される。比較の結果に基づいて、受信機チャネルのうちの少なくとも１つについてのゲイン、位相、またはタイミングの少なくとも１つの調整が識別される。少なくとも１つの識別された調整に基づいて、複数の受信機チャネルのうちの少なくとも１つを介して受信されるデータ信号が調整される。
【００８１】
別の態様では、複数の較正信号および複数のデータ信号は、それぞれ複数の結合信号から独立して戻すことができる。
【００８２】
さらなる態様では、非一時的なコンピュータ可読媒体は、プロセッサによって実行されるとき、伝搬された複数の結合信号の合計を、複数の較正信号のうちの１つに対応する較正シーケンスに関連付けることによって複数の較正信号をプロセッサに抽出させる命令をそこにさらに格納する。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
ビームフォーミング較正のための本システムおよび本方法の様々な態様および特徴は、図面を参照して本明細書で以下で説明される。
【００８４】
【図１】本開示の実施形態による、ビームフォーミング較正のための例示的なシステムの概略図である。
【図２】本開示の実施形態による、送信機チャネルのビームフォーミング較正のための図１のシステムの一部の態様を示す概略図である。
【図３】本開示の実施形態による、受信機チャネルのビームフォーミング較正のための図１のシステムの一部の態様を示す概略図である。
【図４】本開示の実施形態による、例えば、図１、図２、または図３のシステムまたは構成要素の一部として、本情報システムの様々な実施形態で採用され得るコンピューティングデバイスの例示的な実施形態の概略ブロック図である。
【図５】本開示の実施形態による、ビームフォーミング較正のための例示的な方法を示すフローチャートである。
【図６】本開示の実施形態による、スタートアップモードで送信機チャネルのビームフォーミング較正を実行するための例示的な方法を示すフローチャートである。
【図７】本開示の実施形態による、スタートアップモードで送信機チャネルのビームフォーミング較正を実行するための例示的な方法を示すフローチャートである。
【図８】本開示の別の実施形態による、スタートアップモードで送信機チャネルのビームフォーミング較正を実行するための例示的な方法を示すフローチャートである。
【図９】本開示の実施形態による、ランタイムモードで送信機チャネルのビームフォーミング較正を実行するための例示的な方法を示すフローチャートである。
【図１０】本開示の実施形態による、スタートアップモードで受信機チャネルのビームフォーミング較正を実行するための例示的な方法を示すフローチャートである。
【図１１】本開示の実施形態による、スタートアップモードで受信機チャネルのビームフォーミング較正を実行するための例示的な方法を示すフローチャートである。
【図１２】本開示の別の実施形態による、スタートアップモードで受信機チャネルのビームフォーミング較正を実行するための例示的な方法を示すフローチャートである。
【図１３】本開示の実施形態による、ランタイムモードで受信機チャネルのビームフォーミング較正を実行するための例示的な方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００８５】
本開示は、ビームフォーミングおよび／またはビームステアリングを採用するデバイスのＲＦ送信および受信チャネルの較正のためのシステムおよび方法を対象とする。一態様では、本開示のシステムおよび方法は、システムのＲＦ送信および受信チャネルのループバック較正を、ＲＦ送信機および受信機によって提供されるサービスのいかなる中断ももたらすことなく実行することを可能にする。一態様では、各チャネルについて、データ信号に干渉しない方式で、較正信号が各送信されたデータ信号に注入される。結合較正信号およびデータ信号は、較正信号を抽出して較正プロセッサにそれを転送するセンサにフィードバックされる。較正プロセッサは、結合信号に基づいてゲイン、位相、タイミング（例えば、群遅延）特性を判定し、判定された位相、振幅、および群遅延特性を補償するために、そのチャネルに沿って次に送信されるＬＴＥ信号に対して行われる１つ以上の調整を判定する。
【００８６】
図１を参照すると、システム１００は、ベースバンドプロセッサ１０２と、統合された送信機および受信機モジュール１０４と、較正モジュール１０６と、アンテナアレイ１０８と、を含む。いくつかの例では、ベースバンドプロセッサ１０２、送信機および受信機モジュール１０４、ならびに較正モジュール１０６の各々は、ハードウェアコンポーネントおよび／またはソフトウェアコンポーネント（図１には個別に図示せず）を含む回路カードアセンブリである。いくつかの実施形態では、図２および図３の文脈で以下で説明するように、較正モジュール１０６は、較正送信機チャネルのための構成要素および受信機チャネルの較正のための構成要素を含む。ベースバンドプロセッサ１０２およびアンテナアレイ１０８は、有線および／または無線通信経路１１０、送信機および受信機モジュール１０４、ならびに較正モジュール１０６を介して互いに通信可能に結合される。ベースバンドプロセッサ１０２は、無線送信および受信に好適なユーザデータと信号との間で変換する無線システムである。いくつかの例では、ベースバンドプロセッサ１０２はまた、既知の方式で無線リンクを確立するためのコーディング、プロトコル、およびネゴシエーションの他の機能を実行する。
【００８７】
送信機および受信機モジュール１０４は、複数（例えば、８つ）の送信機チャネルおよび複数（例えば、８つ）の受信機チャネルを含む。一般に、送信機および受信機モジュール１０４の各送信機チャネルは、ベースバンドプロセッサ１０２から受信されるベースバンドデータを、アンテナアレイ１０８を介して送信されるＲＦ信号に変換し、送信機および受信機モジュール１０４の各受信機チャネルは、アンテナアレイ１０８を介して受信されるＲＦ信号を、ベースバンドプロセッサ１０２に提供されるベースバンドデータに変換する。いくつかの例では、送信機および受信機モジュール１０４は、既知の方式で対応する機能を実行する、変調器、アップコンバータ、ダウンコンバータ、ＲＦ増幅器、および／またはフィルタ（図１には個別に示されていない）などの様々な構成要素を含む。
【００８８】
アンテナアレイ１０８は、複数のアンテナ素子（図１には個別に示されていない）を含む。アンテナアレイ１０８のアンテナ素子の各々は、送信機および受信機モジュール１０４の対応する送信機から（較正ボード１０６の対応するチャネルを介して）受信されるＲＦ信号を、自由空間に伝搬される対応する電磁（ＥＭ）波に変換する。アンテナアレイ１０８のアンテナ素子の各々はまた、そこに入射する電磁（ＥＭ）波を、（較正モジュール１０６の対応するチャネルを介して）送信機および受信機モジュール１０４の対応する受信機に転送される対応するＲＦ信号に変換する。
【００８９】
較正モジュール１０６は、送信機および受信機モジュール１０４とアンテナアレイ１０８との間に挿入され、少なくとも１つの送信機チャネルおよび少なくとも１つの受信機チャネルを含む。いくつかの実施形態では、較正モジュール１０６は、複数（例えば、８つ）の送信機チャネルおよび複数（例えば、８つ）の受信機チャネルを含む。本明細書でさらに詳細に説明するように、一般に、較正モジュール１０６の各送信機チャネルは、送信機および受信機モジュール１０４の対応する送信機チャネルから受信されるＲＦ信号の一部を、アンテナアレイ１０８の対応するアンテナ素子に経路設定し、較正目的のためにそのＲＦ信号の別の部分を処理する。本明細書でさらに詳細に説明するように、較正モジュール１０６の各受信機チャネルは、アンテナアレイ１０８の対応するアンテナ素子から受信されるＲＦ信号の一部を、送信機および受信機モジュール１０４の対応する受信機チャネルに経路設定し、較正目的のためにそのＲＦ信号の別の部分を処理する。
【００９０】
図１に関連してビームフォーミング較正のためのシステム１００の一般的な説明を提供してきたが、ここで、送信機チャネルおよび受信機チャネルのビームフォーミング較正を実行するためのシステム１００のさらなる態様を説明するために、図２および図３を参照する。例示的な目的で、送信機チャネル較正および受信機チャネル較正のためのシステム１００の一部が、それぞれ図２および図３に関連して個別に示されて説明される。図２は、本開示の実施形態による、送信機チャネルのビームフォーミング較正を実行するための図１のシステム１００の一部の態様を示す概略図である。較正モジュール１０６は、重み付けおよび較正プロセッサモジュール２０２、重み付けマトリクスおよび較正注入モジュール２０４、較正受信機モジュール２０６、ならびに結合モジュール２０８を含む。重み付けおよび較正プロセッサモジュール２０２は、較正信号を生成および観測し、較正結果を計算し、送信される信号に対する修正調整を指示する。いくつかの実施形態では、重み付けおよび較正プロセッサモジュール２０２が、ベースバンドプロセッサ１０２に組み込まれ得る。
【００９１】
重み付けマトリクスおよび較正注入モジュール２０４は、送信側の電子ビームフォーミングを達成するために、アンテナアレイ１０８の位相調整のための重み付けフィーチャーを実施する。重み付けマトリクスおよび較正注入モジュール２０４はまた、重み付けおよび較正プロセッサモジュール２０２によって命令され得る送信される信号に対する任意の修正調整を実施する。さらに、重み付けマトリクスおよび較正注入モジュール２０４は、送信機チャネルについて重み付けおよび較正プロセッサモジュール２０２によって生成された較正信号を、ベースバンドプロセッサ１０２から提供されるデータ信号に注入し、較正信号を含むデータ信号の組み合わせを、送信機および受信機モジュール１０４の送信機に提供する。いくつかの実施形態では、重み付けマトリクスおよび較正注入モジュール２０４は、ベースバンドプロセッサ１０２に組み込まれ得る。
【００９２】
較正受信機モジュール２０６は、結合モジュール２０８から、送信機および受信機モジュール１０４の送信機によって送信されたＲＦ信号の結合された部分に基づく合計のＲＦ信号を受信する。いくつかの実施形態では、受信機モジュール２０６の受信機チャネルは、送信機および受信機モジュール１０４のために使用される構成要素と同様の受信機チャネルを使用して実施され、同様の方式で機能する。
【００９３】
結合モジュール２０８は、送信機および受信機モジュール１０４の複数の送信機チャネルにそれぞれ対応する複数のチャネルを含む。結合モジュール２０８の各チャネルは、送信機および受信機モジュール１０４の対応する送信機から受信されるＲＦ信号の一部を結合し、ＲＦ信号の一部を結合モジュール２０８のコンバイナ２１２に提供するＲＦ結合器２１０を含み、コンバイナ２１２は、ＲＦ結合器２１０によって結合ＲＦ信号を追加し、追加されたＲＦ信号の結果として生じる合計を表すＲＦ信号を、処理のために較正受信機モジュール２０６に提供する。いくつかの実施形態では、ＲＦ結合器２１０およびコンバイナ２１２を含む代わりに、結合モジュール２０８は、アンテナアレイ１０８の対応するアンテナ素子を介して送信機および受信機モジュール１０４の送信機チャネルから送信されるＥＭ信号の各々を受信し、受信されたＥＭ信号を、処理のために較正受信機モジュール２０６に提供されるＲＦ信号に変換する較正アンテナ素子２１４を含む。
【００９４】
図３は、本開示の実施形態による、受信機チャネルのビームフォーミング較正を実行するための図１のシステム１００の一部の態様を示す概略図である。較正モジュール１０６は、重み付けおよび較正プロセッサモジュール３０２、重み付けマトリクスおよび較正ピックアップモジュール３０４、較正送信機モジュール３０６、ならびに注入モジュール３０８を含む。いくつかの実施形態では、図３に示される較正モジュール１０６の構成要素の命名および参照番号は、図２に示すものと異なり得るが、図２および図３に示される較正モジュール１０６の構成要素が互いに統合され得る。例えば、重み付けおよび較正プロセッサモジュール２０２（図２）が重み付けおよび較正プロセッサモジュール３０２（図３）に統合され得、重み付けマトリクスおよび較正注入モジュール２０４（図２）が重み付けマトリクスおよび較正ピックアップモジュール３０４（図３）に統合され得、較正受信機モジュール２０６が較正送信機モジュール３０６（図３）に統合され得、結合モジュール２０８（図２）が注入モジュール３０８（図３）に統合され得る。
【００９５】
重み付けおよび較正プロセッサモジュール３０２は、較正信号を生成および観測し、較正結果を計算し、送信される信号に対する修正調整を指示する。いくつかの実施形態では、重み付けおよび較正プロセッサモジュール３０２が、ベースバンドプロセッサ１０２に組み込まれ得る。
【００９６】
重み付けマトリクスおよび較正ピックアップモジュール３０４は、受信側の電子ビームフォーミングを達成するために、アンテナアレイ１０８の位相調整のための重み付けフィーチャーを実施する。重み付けマトリクスおよび較正ピックアップモジュール３０４はまた、重み付けおよび較正プロセッサモジュール３０２によって命令され得る送信される信号に対する任意の修正調整を実施する。さらに、重み付けマトリクスおよび較正ピックアップモジュール３０４は、データ信号に注入された較正信号を、送信機および受信機モジュール１０４の受信機チャネルによって提供される信号から抽出し、抽出された較正信号を重み付けおよび較正プロセッサモジュール３０２に提供する。いくつかの実施形態では、重み付けマトリクスおよび較正ピックアップモジュール３０４は、ベースバンドプロセッサ１０２に組み込まれ得る。
【００９７】
較正送信機モジュール３０６は、重み付けおよび較正プロセッサモジュール３０２によって生成された較正信号を受信し、較正信号が、アンテナアレイ１０８のアンテナ素子によって提供されるＲＦ信号に注入され得るように、較正信号を注入モジュール３０８に送信する。いくつかの実施形態では、較正送信機モジュール３０６の送信機チャネルは、送信機および受信機モジュール１０４のために使用されるものと同様の送信機チャネルを使用して実施され、同様の方式で機能する。
【００９８】
注入モジュール３０８は、送信機および受信機モジュール１０４の複数の受信機チャネルにそれぞれ対応する複数のチャネルを含む。注入モジュール３０８はまた、較正送信機モジュール３０６から受信された較正信号を複数の同様の較正信号に分離し、同様の較正信号を、送信機および受信機モジュール１０４の受信機チャネルにそれぞれ対応するＲＦ結合器３１０に提供するスプリッタ３１２を含む。注入モジュール３０８の各チャネルのＲＦ結合器３１０は、スプリッタ３１２から受信される較正信号の一部を結合し、較正信号の一部を、アンテナアレイ１０８の対応するアンテナ素子から受信されるＲＦデータ信号に注入する。いくつかの実施形態では、ＲＦ結合器３１０およびスプリッタ３１２を含む代わりに、結合モジュール３０８は、較正送信機モジュール３０６によって送信された較正信号をＥＭ信号に変換し、アンテナアレイ１０８の対応するアンテナ素子を介して送信機および受信機モジュール１０４の受信機チャネルにＥＭ信号を送信する較正アンテナ素子３１４を含む。
【００９９】
図４は、本明細書の様々な実施形態によって採用され得るコンピューティングデバイス４００の概略ブロック図である。図１、図２、または図３に明示的に示されていないが、いくつかの実施形態では、コンピューティングデバイス４００またはその１つ以上の構成要素は、システム１００の１つ以上の構成要素をさらに表し得る。
【０１００】
コンピューティングデバイス４００は、様々な実施形態において、１つ以上のメモリ４０２、プロセッサ４０４、ディスプレイデバイス４０６、ネットワークインターフェース４０８、入力デバイス４１０、および／または出力モジュール４１２を含み得る。メモリ４０２は、プロセッサ４０４によって実行可能であり、コンピューティングデバイス４００の動作を制御する、データおよび／またはソフトウェアを格納するための非一時的なコンピュータ可読ストレージ媒体を含む。実施形態では、メモリ４０２は、フラッシュメモリチップなどの１つ以上のソリッドステートストレージデバイスを含むことができる。代替的に、または１つ以上のソリッドステートストレージデバイスに加えて、メモリ４０２は、大容量ストレージコントローラ（図４には図示せず）および通信バス（図４には図示せず）を通してプロセッサ４０４に接続された、１つ以上のストレージデバイスを含んでもよい。本明細書に含まれるコンピュータ可読媒体の説明はソリッドステートストレージに言及しているが、コンピュータ可読ストレージ媒体は、プロセッサ４０４によってアクセス可能な任意の利用可能な媒体であり得ることを当業者は理解すべきである。つまり、コンピュータ可読ストレージ媒体は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、または他のデータなどの情報の格納のための任意の方法または技術で実装された、非一時的、揮発性および不揮発性、リムーバブルおよび非リムーバブル媒体を含む。コンピュータ可読ストレージ媒体の例は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリまたは他のソリッドステートメモリ技術、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、ブルーレイもしくは他の光学ストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージ、もしくは他の磁気ストレージデバイス、または、所望の情報を格納するために使用でき、コンピューティングデバイス４００がアクセスできる、任意の他の媒体を含む。
【０１０１】
いくつかの実施形態では、メモリ４０２は、データ４１４および／またはアプリケーション４１６を格納する。いくつかの態様では、アプリケーション４１６は、プロセッサ４０４によって実行されると、ディスプレイデバイス４０６にユーザインターフェース（図４には図示せず）を提示させるユーザインターフェース構成要素４１８を含む。ネットワークインターフェース４０８は、いくつかの実施形態では、コンピューティングデバイス４００および／またはその個々の構成要素を、有線ネットワーク、無線ネットワーク、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、広域ネットワーク（ＷＡＮ）、無線モバイルネットワーク、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈネットワーク、インターネット、および／または別のタイプのネットワークなどのネットワークに結合するように構成される。入力デバイス４１０は、ユーザがコンピューティングデバイス４００と対話することができる手段による任意のデバイスであり得る。入力デバイス４１０の例には、マウス、キーボード、タッチスクリーン、音声インターフェースおよび／または同様のものが含まれるがこれらに限定されない。出力モジュール４１２は、様々な実施形態で、例えば、パラレルポート、シリアルポート、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、または当業者に知られている他の同様の接続ポートなどの任意の接続ポートまたはバスを含み得る。
【０１０２】
図５は、本開示の実施形態による、システム１００を使用してビームフォーミング較正を実行するための例示的な方法５００を示すフローチャートである。一般に、本明細書で説明される様々なタイプの較正技術は、３つの信号特性、すなわち、チャネル全体のゲイン（または大きさ）、位相、およびタイミング（または遅延）を等化するように、システム１００の送信機および受信機チャネルを介して送信および／または受信される信号を較正する。より具体的には、本明細書で説明される較正技術を介して推定される３つの効果は、（１）チャネル間のゲイン差（例えば、送信機チャネル間の相対ゲイン差または受信機チャネル間の相対ゲイン差）、（２）チャネル間の位相差（例えば、送信機チャネル間の相対位相差または受信機チャネル間の相対位相差）、および（３）チェーン間のタイミング差または遅延（例えば、送信機チャネル間の相対タイミング差または受信機チャネル間の相対タイミング差）を含む。本明細書で説明される較正技術は、チャネル全体でこれらの信号特性の各々を測定し、様々な系統的および／または環境的な原因を有し得るチャネル全体で差を相殺または緩和するように送信および受信される信号を等化する調整を選択的に実施する。その目的のために、方法５００は、一般に、２つのタイプの較正、すなわちスタートアップ較正およびランタイム較正を含む。スタートアップ較正は、スタートアップ中またはシステム１００の起動中に実行され、ランタイム較正は、システム１００の実行中、すなわち、例えば加入者エリアにＬＴＥサービスなどの通信サービスを提供するために、システム１００がアンテナアレイ１０８を介してデータ信号を送信および受信している間に実行される。いくつかの実施形態では、タイミング（または遅延）変動、ならびに粗い位相およびゲイン変化を推定するためにスタートアップ較正が実行されて、例えば温度変動による位相およびゲインの変化などの小さな変化を捉えるためにランタイム較正が実行される。場合によっては、ランタイム時にタイミングの変化が予想されず、位相およびゲインの小さな変化のみが予想されるため、ランタイム較正中に比較的狭い推定のウィンドウが採用され得る。
【０１０３】
図５を参照すると、ブロック５０２において、スタートアップ送信機チャネル較正アルゴリズムが、システム１００の送信機チャネルを較正するために実行される。ブロック５０２で採用され得るスタートアップ送信機チャネル較正アルゴリズムの例に関するさらなる詳細は、以下に提供される。一般に、スタートアップ送信機チャネル較正アルゴリズムは、システム１００の送信機チャネルを通じて伝搬される較正信号の測定を実行し、それらのデータ信号を等化するために、送信機チャネルを介して次に送信されるデータ信号に対して行われる調整がもしあればそれを識別する。
【０１０４】
いくつかの実施形態では、ブロック５０２でのスタートアップ送信機チャネル較正アルゴリズムは、システム１００のスタートアップ時に１回だけ実行される。他の実施形態では、スタートアップ送信機チャネル較正アルゴリズムが１回実行され、次に、アルゴリズムの前の実行の結果として行われた調整が送信機チャネル全体での信号の等化に成功したことを確認するために１回以上追加で実行される。これに関して、成功は、許容可能であると予め決められるチャネル全体のゲイン、位相、およびタイミングの相対差の特定の閾値に基づいて定義され得る。いくつかの実施形態では、限定ではなく例として、チャネル全体および動作周波数帯域全体で±０．２５ｄＢ以内の相対ゲイン差が許容可能であると予め決められ、チャネル全体および動作周波数帯域全体で±４度以内の相対位相差が許容可能であると予め決められ、チャネル全体および動作周波数帯域全体で０．５ｎｓの相対時間差が許容可能であると予め決められる。
【０１０５】
ブロック５０４において、較正モジュール１０６が、ブロック５０２でスタートアップ送信機チャネル較正アルゴリズムを繰り返すかどうかを判定する。較正モジュール１０６がブロック５０４でスタートアップ送信機チャネル較正アルゴリズムを繰り返すと判定する場合（ブロック５０４で「はい」）、次に、制御はブロック５０４に戻り、スタートアップ送信機チャネル較正アルゴリズムを繰り返し、潜在的に、送信機チャネルを介して次に送信される信号の信号等化のために行われるより正確な調整を判定する。スタートアップ時にスタートアップ送信機チャネル較正アルゴリズムを１回以上繰り返すことにより、システム１００の送信機チャネル全体で信号等化の精度が向上し得る。
【０１０６】
較正モジュール１０６がブロック５０４でスタートアップ送信機チャネル較正を繰り返さないと判定する場合（ブロック５０４で「いいえ」）、次に、制御はブロック５０６に進み、システム１００の受信機チャネルを較正するためにスタートアップ受信機チャネル較正アルゴリズムを実行する。図５には示されていないが、いくつかの実施形態では、ブロック５０２のスタートアップ送信機チャネル較正アルゴリズムおよびブロック５０６のスタートアップ受信機チャネル較正アルゴリズムは、同時に並行して実行され、それによって全体のスタートアップ時間を減らす。ブロック５０６で採用され得るスタートアップ受信機チャネル較正アルゴリズムの例に関するさらなる詳細は、以下に提供される。一般に、スタートアップ受信機チャネル較正アルゴリズムは、システム１００の受信機チャネルを通じて伝搬される較正信号の測定を実行し、それらのデータ信号を等化するために受信機チャネルを介して次に受信されるデータ信号に対して行われる調整がもしあればそれを識別する。
【０１０７】
ブロック５０８において、較正モジュール１０６が、ブロック５０６でスタートアップ受信機チャネル較正アルゴリズムを繰り返すかどうかを判定する。較正モジュール１０６がブロック５０８でスタートアップ受信機チャネル較正を繰り返すと判定する場合（ブロック５０８で「はい」）、次に、制御はブロック５０６に戻り、スタートアップ受信機チャネル較正アルゴリズムを繰り返し、潜在的に、信号等化のために行われるより正確な調整を判定する。場合によっては、スタートアップ時にスタートアップ受信機チャネル較正アルゴリズムを１回以上繰り返すことにより、システム１００の受信機チャネル全体で信号等化の精度が向上する。
【０１０８】
較正モジュール１０６がブロック５０８でスタートアップ受信機チャネル較正を繰り返さないと判定する場合（ブロック５０８で「いいえ」）、次に、制御はブロック５１０および５１２に進み、ランタイム中にシステム１００の送信機チャネルおよび受信機チャネルをそれぞれ較正するために、ランタイム送信機チャネル較正アルゴリズムおよびランタイム受信機チャネル較正を同時にそれぞれ実行する。ブロック５１０および５１２でそれぞれ採用され得るランタイム送信機チャネル較正アルゴリズムおよびランタイム受信機チャネル較正アルゴリズムの例に関するさらなる詳細は、以下に提供される。一般に、ランタイム送信機および受信機チャネル較正アルゴリズムは、ランタイム中にシステム１００の送信機および受信機チャネルを通じて伝搬される較正信号の測定を実行し、ランタイム中にそれらのデータ信号を等化するために送信機または受信機チャネルを介してそれぞれ次に送信または受信されるデータ信号に対して行われる調整がもしあればそれを識別する。このようにして、ランタイム中に環境的な要因によってもたらされ得るシステムの送信機および／または受信機チャネル全体の信号効果間の変動が緩和され得る。
【０１０９】
ブロック５１４において、較正モジュール１０６は、例えば、システム１００がスタンバイモードに置かれる場合、較正が無効である場合、および／または同様の場合、ビームフォーミング較正方法５００を終了するかどうかを判定する。較正モジュール１０６がブロック５１４でビームフォーミング較正方法５００を終了すると判定する場合（ブロック５１４で「はい」）、次に、較正モジュール１０６は方法５００を終了する。較正モジュール１０６がブロック５１４でビームフォーミング構成方法５００を終了しないと判定する場合（ブロック５１４で「いいえ」）、次に、制御はブロック５１０および５１２に戻り、ランタイム中にシステム１００の送信機チャネルおよび受信機チャネルをそれぞれ較正するために、ランタイム送信機チャネル較正アルゴリズムおよびランタイム受信機チャネル較正の同時実行をそれぞれ繰り返す。
【０１１０】
ＦＩＧ．６は、本開示の実施形態による、スタートアップモードでシステム１００の送信機チャネルのビームフォーミング較正を実行するための例示的な方法６００を示すフローチャートである。ブロック６０２において、重み付けおよび較正プロセッサ２０２は、システム１００の複数の送信機チャネルについて複数のベースバンド較正信号をそれぞれ生成し、システム１００のそれぞれの送信機チャネルを通じて伝搬してベースバンド較正信号を重み付けマトリクスおよび較正注入モジュール２０４に転送する。重み付けマトリクスおよび較正注入モジュール２０４は、６０４でそれぞれのベースバンド較正信号をそれぞれのＲＦ較正信号にアップコンバートする送信機および受信機モジュール１０４のそれぞれの送信機チャネルにベースバンド較正信号を転送する。ブロック６０６において、送信機および受信機モジュール１０４の送信機チャネルは、自由空間への放射のために、アンテナアレイ１０８のアンテナ素子にＲＦ較正信号をそれぞれ送信する。
【０１１１】
ブロック６０８において、ＲＦ較正信号の一部は、それぞれのＲＦ結合器２１０を介して、アンテナ給電線からそれぞれ結合され、コンバイナ２１２に転送される。ブロック６１０において、コンバイナ２１２は、ＲＦ較正信号の一部を結合して合計のＲＦ較正信号にし、合計のＲＦ較正信号を較正受信機２０６に転送する。代替的に、図２に関連して上述したように、いくつかの実施形態では、ＲＦ結合器２１０およびコンバイナ２１２を含む代わりに、結合モジュール２０８は、アンテナアレイ１０８の対応するアンテナ素子を介して送信機および受信機モジュール１０４の送信機チャネルから送信されるＥＭ信号の各々を受信し、受信されたＥＭ信号を、処理のために較正受信機モジュール２０６に提供されるＲＦ信号に変換する較正アンテナ素子２１４を含む。ブロック６１２において、較正受信機２０６は、合計のＲＦ較正信号を合計のベースバンド較正信号にダウンコンバートし、合計のベースバンド較正信号を重み付けおよび較正プロセッサ２０２に転送する。
【０１１２】
ブロック６１４において、重み付けおよび較正プロセッサ２０２は、合計のベースバンド較正信号から、システム１００の送信機チャネルを通じてそれぞれ伝搬されてきた個々のベースバンド較正信号を抽出する。いくつかの実施形態では、合計のベースバンド較正信号は、システム１００の複数の送信機チャネルにそれぞれ対応する（ウォルシュアダマールシーケンス、ザドフチューシーケンス、および／または同様のものなどの）複数の直交する個々の較正信号を含む。個々の較正信号が直交しているので、ブロック６１４において、合計のベースバンド較正信号を各個々の較正信号に対して関連付けることによって、合計のベースバンド較正信号から個々の較正信号が抽出され得、それによって、複数の送信機チャネルについてのそれぞれの相関出力信号を生成する。場合によっては、個々の較正信号は、システム１００を介して一度に１つずつ続々と送信され、その場合、直交性は、信号間の時間分離によって達成される。
【０１１３】
ブロック６１６において、重み付けおよび較正プロセッサ２０２は、それぞれの送信機チャネルに対応する較正信号間のゲイン、位相、タイミング差などのベースバンド較正信号の特性を計算する。ブロック６１８において、重み付けおよび較正プロセッサ２０２は、送信機チャネル全体のゲイン、位相、およびタイミングの相対差を識別、定量化、および／または特徴付けるために、それぞれの送信機チャネルのゲイン、位相、およびタイミング特性を互いに比較する。例えば、いくつかの実施形態では、送信機チャネルのそれぞれの相関出力信号の間で最大ピークを有する信号が参照信号として選択される。各送信機チャネルについて、（１）その相関出力信号のピーク点と選択された参照信号のピーク点との間のタイミング差は、その送信機チャネルについてのタイミング差を表し、（２）その相関出力信号のピーク点と選択された参照信号のピーク点との間の相対振幅差は、その送信機チャネルについてのゲイン差を表し、（３）その相関出力信号と参照信号との間の相対位相差は、位相差を表す。
【０１１４】
ブロック６２０において、重み付けおよび較正プロセッサ２０２は、ブロック６１８での比較の結果に基づいて、送信機チャネルを介して次に送信される信号を等化するために、送信機チャネルの各々のゲイン、位相、またはタイミングに対して任意の調整を行うかどうかを判定する。上述のように、ブロック６２０での判定は、許容可能であると予め決められるゲイン、位相、またはタイミングの差の１つ以上の閾値に少なくとも部分的に基づき得る。いくつかの実施形態では、サンプリング時間エラーに基づいて判定される一方のタイプのタイミング調整、および２つの経路間の静的な１回のタイミングエラーに基づいて判定される他方のタイプのタイミング調整の２つのタイプのタイミング調整がブロック６２０で判定される。重み付けおよび較正プロセッサ２０２がブロック６２０において、送信機チャネルを介して次に送信される信号を等化するために送信機チャネルの各々のゲイン、位相、またはタイミングに対して調整を行わないと判定する場合（ブロック６２０で「いいえ」）、次に、制御はブロック６２６に移り、以下で説明するように、較正方法６００を終了するかどうかを判定する。一方、重み付けおよび較正プロセッサ２０２がブロック６２０において、送信機チャネルを介して次に送信される信号を等化するために送信機チャネルのうちの１つ以上のゲイン、位相、またはタイミングに対して１つ以上の調整を行うと判定する場合（ブロック６２０で「はい」）、次に、制御はブロック６２２に移る。
【０１１５】
ブロック６２２において、重み付けおよび較正プロセッサ２０２は、システム１００の送信機チャネルのうちの１つ以上についてブロック６２０で識別された調整を重み付けマトリクスおよび較正注入モジュール２０４に伝える。ブロック６２４において、重み付けマトリクスおよび較正注入モジュール２０４は、送信機チャネルを、（もしあれば、場合により、各送信機チャネルについての）それらのそれぞれの調整を送信機チャネルを介してそれぞれ次に送信される信号（例えば、データ信号）に組み込むように構成する。次に、制御は、ブロック６２６に移る。
【０１１６】
ブロック６２６において、例えば、システム１００がスタンバイモードに置かれる場合、較正が無効である場合、スタートアップ時に方法６００を１回だけ実行するようにシステム１００が予め構成される場合、および／または同様の場合、較正モジュール１０６は、スタートアップ送信機チャネルビームフォーミング較正方法６００を終了するかどうかを判定する。較正モジュール１０６がブロック６２６でスタートアップ送信機チャネルビームフォーミング較正方法６００を終了すると判定する場合（ブロック６２６で「はい」）、次に、較正モジュール１０６は方法６００を終了する。較正モジュール１０６がブロック６２６でスタートアップ送信機チャネルビームフォーミング較正方法６００を終了しないと判定する場合（ブロック６２６で「いいえ」）、次に、制御はブロック６０２に戻り、上述の方式でスタートアップ送信機チャネルビームフォーミング較正方法６００を繰り返す。
【０１１７】
図７は、本開示の実施形態による、スタートアップモードでシステム１００の送信機チャネルのビームフォーミング較正を実行するための別の例示的な方法７００を示すフローチャートである。ブロック７０２において、重み付けおよび較正プロセッサ２０２は、システム１００の複数の送信機チャネルについて複数（具体的には、ｎ個（ｎはシステム１００の送信機チャネルの数を表す））の独立した較正シーケンスをそれぞれ生成し、ｎ個の較正シーケンスに基づいてｎ個のベースバンド較正信号をそれぞれ生成する。次に、重み付けおよび較正プロセッサ２０２は、システム１００のそれぞれの送信機チャネルを通じて伝搬して、ｎ個のベースバンド較正信号を重み付けマトリクスおよび較正注入モジュール２０４に転送する。
【０１１８】
いくつかの実施形態では、システム１００の送信機チャネルは、各送信機チャネル較正のために繰り返される手順７００の一部で、他の送信機チャネルに対して一度に１つずつ較正される。他の実施形態では、システム１００の送信機チャネルは、単一の送信イベントを使用して並行して較正される。
【０１１９】
ブロック７０４において、重み付けマトリクスおよび較正注入モジュール２０４は、それぞれのＲＦ較正信号にそれぞれのベースバンド較正信号をアップコンバートして自由空間への放射のためにアンテナアレイ１０８のアンテナ素子にＲＦ較正信号をそれぞれ送信する送信機および受信機モジュール１０４のそれぞれの送信機チャネルに、ベースバンド較正信号を転送する。
【０１２０】
ブロック７０６において、ＲＦ較正信号の一部は、それぞれのＲＦ結合器２１０を介して、アンテナ給電線からそれぞれ結合され、コンバイナ２１２に転送される。ブロック７０８において、コンバイナ２１２は、ＲＦ較正信号の一部を結合して合計のＲＦ較正信号にし、合計のＲＦ較正信号を較正受信機２０６に転送する。代替的に、図２に関連して上述したように、いくつかの実施形態では、ＲＦ結合器２１０およびコンバイナ２１２を含む代わりに、結合モジュール２０８は、アンテナアレイ１０８の対応するアンテナ素子を介して送信機および受信機モジュール１０４の送信機チャネルから送信されるＥＭ信号の各々を受信し、受信されたＥＭ信号を、処理のために較正受信機モジュール２０６に提供されるＲＦ信号に変換する較正アンテナ素子２１４を含む。ブロック７１０において、較正受信機２０６は、合計のＲＦ較正信号を合計のベースバンド較正信号にダウンコンバートし、合計のベースバンド較正信号を重み付けおよび較正プロセッサ２０２に転送する。
【０１２１】
ブロック７１２において、重み付けおよび較正プロセッサ２０２は、合計のベースバンド較正信号から、システム１００の送信機チャネルを通じてそれぞれ伝搬されてきた個々のベースバンド較正信号を抽出する。いくつかの例では、重み付けおよび較正プロセッサ２０２は、ブロック７１０で生成された合計のＲＦ較正信号を、ブロック７０２で生成されて手順７００のこの段階で較正されている特定の送信機チャネルに対応する較正シーケンスの特定の１つ（例えば、ｎのうちの較正シーケンスｉ）と相互相関させることによって、ブロック７１２で抽出を実行する。より具体的には、いくつかの実施形態では、ブロック７１２での抽出は、ブロック６１４（図６）に関連して上述したことと同様の方式で実行される。ブロック７１４において、重み付けおよび較正プロセッサ２０２は、それぞれの送信機チャネルに対応する較正信号間のゲイン、位相、タイミング差などのベースバンド較正信号の特性を計算する。ブロック７１４での計算は、いくつかの例では、ブロック６１６（図６）に関連して上述したことと同様の方式で実行される。
【０１２２】
ブロック７１６において、重み付けおよび較正プロセッサ２０２は、この例では、他のすべての送信機チャネルが比較されるベースラインとして機能する送信機チャネル１についてブロック７１４で測定された較正信号ゲイン、位相、およびタイミングに対して、各送信機チャネルについてブロック７１４で測定された較正信号ゲイン、位相、およびタイミングを比較する。このようにして、重み付けおよび較正プロセッサ２０２は、送信機チャネル全体のゲイン、位相、およびタイミングの相対差を識別、定量化、および／または特徴付ける。
【０１２３】
ブロック７１８において、重み付けおよび較正プロセッサ２０２は、ブロック７１６での比較の結果に基づいて、各送信機チャネルを介して次に送信される信号を等化するために各送信機チャネルのゲイン、位相、またはタイミングに対して行われる任意の調整を生成する。上述のように、ブロック７１８で生成された調整は、許容可能であると予め決められるゲイン、位相、またはタイミングの差の１つ以上の閾値に少なくとも部分的に基づいて生成され得る。いくつかの実施形態では、サンプリング時間エラーに基づいて判定される一方のタイプのタイミング調整、および２つの経路間の静的な１回のタイミングエラーに基づいて判定される他方のタイプのタイミング調整の２つのタイプのタイミング調整がブロック７１８で判定される。
【０１２４】
ブロック７２０において、重み付けおよび較正プロセッサ２０２は、システム１００の送信機チャネルについてブロック７１８で生成されたそれぞれの調整を重み付けマトリクスおよび較正注入モジュール２０４に伝える。ブロック７２２において、重み付けマトリクスおよび較正注入モジュール２０４は、送信機チャネルを、（もしあれば、場合により、様々な送信機チャネルについての）それらのそれぞれの調整をそれらの送信機チャネルを介してそれぞれ次に送信される信号（例えば、データ信号）に組み込むように構成する。次に、制御は、ブロック７２４に移る。
【０１２５】
ブロック７２４において、例えば、システム１００がスタンバイモードに置かれる場合、較正が無効である場合、スタートアップ時に方法７００を１回だけ実行するようにシステム１００が予め構成される場合、および／または同様の場合、較正モジュール１０６は、スタートアップ送信機チャネルビームフォーミング較正方法７００を終了するかどうかを判定する。較正モジュール１０６がブロック７２４でスタートアップ送信機チャネルビームフォーミング較正方法７００を終了すると判定する場合（ブロック７２４で「はい」）、次に、較正モジュール１０６は方法７００を終了する。較正モジュール１０６がブロック７２４でスタートアップ送信機チャネルビームフォーミング較正方法７００を終了しないと判定する場合（ブロック７２４で「いいえ」）、次に、制御はブロック７０６に戻り、上述の方式でスタートアップ送信機チャネルビームフォーミング較正方法７００を繰り返す。
【０１２６】
図８は、本開示の別の実施形態による、スタートアップモードでシステム１００の送信機チャネルのビームフォーミング較正を実行するための別の例示的な方法８００を示すフローチャートである。較正方法８００を詳細に説明する前に、概要が提供される。ビームフォーミングは、アレイのゲインパターンを操作するために複数のアンテナに対する複数のＲＦ信号の位相調整に依存し、それによって、特定の方向に電磁エネルギーを送信する。場合によっては、単一の波長で単一の周波数として狭帯域信号を扱うことができる。そのような狭帯域信号について、時間（または伝搬）遅延は位相遅延と等しく、一方は、他方を修正するために使用され得る。例えば、より長いケーブルが±１／４波長の伝搬遅延をもたらす場合、その信号に−９０°の位相オフセットを適用することによってこれを修正することができる。しかしながら、周波数成分が±ＢＷ／２（ＢＷは動作周波数帯域幅を表す）である広帯域信号について、信号に存在する波長の範囲がある。広帯域信号についての単一のケーブル伝搬遅延は、各波長について異なって生じる。例えば、より短い波長はより大きな位相変化を生じるが、一方、より長い波長は比較的より小さい位相変化を生じる。したがって、時間遅延は、システムの他の場所に適用された単一の位相オフセットで完全に修正できない広帯域信号の周波数に位相ランプを適用する。以下でさらに詳細に説明するように、ビームフォーミングが広帯域信号内のすべての周波数全体で有効であることを保証するために、較正方法８００は、すべてのＲＦ経路全体の時間遅延の誤差範囲内への等化を容易にする。
【０１２７】
ここで、図８を参照すると、ブロック８０２において、較正モジュール１０６は、例えば、上述の方法７００の１回以上の反復を実行することによって、システム１００の各送信機チャネルについて、粗いゲイン、位相、およびタイミング調整を生成する。以下でさらに詳細に説明するように、手順８００では、システム１００の送信機チャネルは、各送信機チャネル較正のために繰り返される手順８００の一部で、他の送信機チャネルに対して一度に１つずつ較正される。その目的のために、手順８００の特定の段階で較正されている特定の送信機チャネルを表すためにインデックスｉが使用される。ブロック８０４において、重み付けおよび較正プロセッサ２０２は、ｉを、較正されている第１の送信機チャネルに対応する１に等しく設定することによってインデックスｉを初期化する。
【０１２８】
ブロック８０６において、重み付けおよび較正プロセッサ２０２は、システム１００の送信機チャネルｉについて、複数（具体的には、ｍ個（ｍは動作周波数帯域全体の様々な周波数で較正を実行するために使用される離散周波数トーンの数を表す整数である））のベースバンド周波数トーン較正信号を生成する。次に、重み付けおよび較正プロセッサ２０２は、この反復で較正されている送信機チャネルｉを通じて伝搬して、ｍ個のベースバンド周波数トーン較正信号を重み付けマトリクスおよび較正注入モジュール２０４に転送する。
【０１２９】
ブロック８０８において、重み付けマトリクスおよび較正注入モジュール２０４は、それぞれのＲＦ周波数トーン較正信号にそれぞれのベースバンド較正信号をアップコンバートして自由空間への放射のためにアンテナアレイ１０８のそれぞれのアンテナ素子にＲＦ周波数トーン較正信号の各々を連続して送信する送信機および受信機モジュール１０４のそれぞれの送信機チャネルに、ベースバンド周波数トーン較正信号を転送する。
【０１３０】
ブロック８１０において、重み付けおよび較正プロセッサ２０２は、インデックスｉがシステム１００の送信機チャネルの数ｎと等しいかどうかを判定する。ブロック８１０において、重み付けおよび較正プロセッサ２０２が、インデックスｉがシステム１００の送信機チャネルの数ｎと等しくないと判定する場合（ブロック８１０で「いいえ」）、次に、ブロック８１２において、インデックスｉが１増やされ、制御はブロック８０６に戻り、上述の方式で次の送信機チャネルを較正する。一方、ブロック８１０において、重み付けおよび較正プロセッサ２０２が、インデックスｉがシステム１００の送信機チャネルの数ｎと等しいと判定する場合（ブロック８１０で「はい」）、次に、制御はブロック８１４に移る。
【０１３１】
ブロック８１４において、較正受信機２０６は、ＲＦ結合器２１０およびコンバイナ２１２を介して、またはアンテナアレイ１０８のアンテナ素子および較正アンテナ素子２１４を介して、システム１００の送信機チャネルから周波数トーンの合計のＲＦ較正信号を受信する。次に、較正受信機２０６は、周波数トーンの合計のＲＦ較正信号を、周波数トーンの合計のベースバンド較正信号にダウンコンバートし、周波数トーンの合計のベースバンド較正信号から個々のベースバンド周波数トーン較正信号を抽出し、抽出されたベースバンド周波数トーン較正信号を重み付けおよび較正プロセッサ２０２に転送する。ブロック８１６において、ブロック８１４で抽出されたベースバンド周波数トーン較正信号に基づいて、重み付けおよび較正プロセッサ２０２は、動作周波数帯域全体で各送信機チャネルについて位相ランプを推定する。
【０１３２】
ブロック８１８において、重み付けおよび較正プロセッサ２０２は、各送信機チャネルについて推定された位相ランプに基づいて、各送信機チャネルについて時間オフセットおよび粗い周波数推定を判定する。ブロック８２０において、重み付けおよび較正プロセッサ２０２は、チャネル間の相対位相差および相対時間差を計算して格納する。ブロック８２２において、重み付けおよび較正プロセッサ２０２は、ブロック８２０で計算された位相差および時間差に少なくとも部分的に基づいて、送信機チャネルのゲイン、位相、またはタイミングに対して行われる任意の調整を、それらの送信機チャネルを介して次に送信される信号を等化するために生成する。上述のように、ブロック８２２で生成された調整は、許容可能であると予め決められるゲイン、位相、またはタイミングの差の１つ以上の閾値に少なくとも部分的に基づいて生成され得る。重み付けおよび較正プロセッサ２０２は、システム１００の送信機チャネルについて生成され得てきたそれぞれの調整を重み付けマトリクスおよび較正注入モジュール２０４に伝える。ブロック８２４において、重み付けマトリクスおよび較正注入モジュール２０４は、送信機チャネルを、（もしあれば、場合により、様々な送信機チャネルについての）それらのそれぞれの調整をそれらの送信機チャネルを介してそれぞれ次に送信される信号（例えば、データ信号）に組み込むように構成する。次に、制御は、ブロック８２６に移る。
【０１３３】
ブロック８２６において、例えば、システム１００がスタンバイモードに置かれる場合、較正が無効である場合、スタートアップ時に方法８００を１回だけ実行するようにシステム１００が予め構成される場合、および／または同様の場合、較正モジュール１０６は、スタートアップ送信機チャネルビームフォーミング較正方法８００を終了するかどうかを判定する。較正モジュール１０６がブロック８２６でスタートアップ送信機チャネルビームフォーミング較正方法８００を終了すると判定する場合（ブロック８２６で「はい」）、次に、較正モジュール１０６は方法８００を終了する。較正モジュール１０６がブロック８２６でスタートアップ送信機チャネルビームフォーミング較正方法７００を終了しないと判定する場合（ブロック８２６で「いいえ」）、次に、制御はブロック８０２に戻り、上述の方式でスタートアップ送信機チャネルビームフォーミング較正方法８００を繰り返す。
【０１３４】
図９は、本開示の実施形態による、ランタイムモードでシステム１００の送信機チャネルのビームフォーミング較正を実行するための例示的な方法９００を示すフローチャートである。方法９００を詳細に説明する前に、一般的な説明が提供される。方法９００は、一般に、既知のテスト刺激をシステム１００に適用すること、および次に刺激に応じてシステムの性能を観測することを含む。較正方法９００はランタイム中に実行され、システム１００の連続的で中断しない無線動作を妨害することなく較正を実行する方法の方法９００で使用するための様々な技術が熟考される。例えば、ランタイム較正は、（１）直流（ＤＣ）サブキャリアの使用、（２）帯域外キャリアの使用、または（３）コーディングゲイン抽出での低振幅キャリアの使用を伴い得る。
【０１３５】
ＤＣサブキャリアを使用するランタイム較正は、中心ＲＦ周波数の周囲の領域（ベースバンドによって見られるようなＤＣサブキャリア）を利用し、当該領域は、無線電子機器によってその周波数領域にもたらされる様々なアーティファクトに起因してデータサービスについて使用されない。アーティファクトの拒絶を伴うこのアプローチで、ＤＣサブキャリアに適用される控え目な信号振幅が通信システムによって無視され、この領域を、較正の使用について魅力あるものにする。帯域外キャリアを使用するランタイム較正は、無線通信システムのシグナルチェーンによって課される帯域フィルタリングが、わずかだけでも、通信の実際の帯域幅よりも大きいという事実を利用する。フィルタリングされる帯域幅と利用される帯域幅との間の使用されないギャップは、較正のために使用される。コーディングゲイン抽出で低振幅キャリアを使用するランタイム較正は、無線通信システムがノイズの存在下で動作するように設計されるという事実を利用する。ノイズのように見える較正信号が従来のシステムにもたらされるので、通常の通信動作は影響を受けないか、または最小限の影響だけである。較正送信の結果のノイジネスを対処するために、コード化されたシーケンスが較正信号として使用され、コーディングゲイン（相関）がノイズから信号を抽出するために使用される。コーディングゲイン抽出で低振幅キャリアを使用するランタイム較正の追加の詳細は、図９に関連して以下に提供される。
【０１３６】
様々なタイプの較正信号またはシーケンスが、コーディングゲイン抽出で低振幅キャリアを使用してランタイム較正を実施するために採用され得る。例えば、この目的に好適な較正信号は、時間領域または周波数領域で通信システムについて潜在的に問題のある構造ノイズの生成を回避するために、ある特性、すなわち（１）もともと周期的であるか、またはトランケーションを通じて周期的になる周期的または定期的コード、（２）タイミングアライメントを測定するための低いまたはゼロの自己相関、（３）複数の直交ベースであって、それによって、コードが、複数のコードを同じ特性だがそれらの間で低い相互相関で生成するベースまたはシードを考慮する（これは、各送信経路について、特有の刺激を作成するために使用され得、それらが互いにきれいに区別されることを可能にする）、複数の直交ベース、および（４）（例えば、短期平均での）一定の振幅を有し得る。そのような較正に好適な例示的なタイプの信号は、直交信号、一定振幅ゼロ自己相関（ＣＡＺＡＣ）コード、ザドフチューシーケンス、ウォルシュアダマールシーケンス、および／または同様のものを含む。
【０１３７】
ブロック９０２において、重み付けおよび較正プロセッサ２０２は、システム１００の送信機チャネルの各々についてベースバンド較正信号を生成する。いくつかの実施形態では、ベースバンド較正信号は、ザドフチュー（ＺＣ）シーケンスであり、各ベースバンド較正信号は、サイクリックプレフィックスを含むＬＴＥシンボルの長さに等しい長さを有する。
【０１３８】
ブロック９０４において、重み付けおよび較正プロセッサ２０２は、送信機チャネルについてベースバンド較正信号のそれぞれのゲインを調整する。いくつかの実施形態では、ブロック９０４でのゲイン調整は、較正信号が結合される、ＬＴＥ信号などのデータ信号に対して較正信号の振幅を調整するために使用される。このようにして、較正信号は、信号を受信する従来のユーザ機器が較正信号を検出しないように、データ信号のノイズ閾値（例えば、データ信号よりも２０ｄＢ低い）よりも下に埋め込まれる振幅を有するように調整され得る。較正信号は、従来のユーザ機器にとってノイズのように見える。いくつかの実施形態では、ブロック９０４で較正信号の振幅が増加し得、それにより、ノイズレベルが増加することを犠牲にして、ランタイム較正がより迅速に実行することが可能となり得る。
【０１３９】
ブロック９０６において、重み付けおよび較正プロセッサ２０２は、システム１００の送信機チャネルの各々について、対応するベースバンドデータ信号にベースバンドゲイン調整較正信号を結合する。ブロック９０８において、システム１００の各送信機チャネルは、その対応するベースバンド結合データおよび較正信号をＲＦ結合データおよび較正信号にアップコンバートする。
【０１４０】
ブロック９１０において、送信機チャネルのＲＦ結合データおよび較正信号の一部が、それぞれのＲＦ結合器２１０を介してアンテナ給電線からそれぞれ結合されてコンバイナ２１２に転送され、コンバイナ２１２は、ブロック９１２でＲＦ結合データおよび較正信号の一部を結合して合計のＲＦ結合データおよび較正信号にし、合計のＲＦ結合データおよび較正信号を較正受信機２０６に転送する。代替的に、図２に関連して上述したように、いくつかの実施形態では、ＲＦ結合器２１０およびコンバイナ２１２を含む代わりに、結合モジュール２０８は、アンテナアレイ１０８の対応するアンテナ素子を介して送信機および受信機モジュール１０４の送信機チャネルから送信されるＥＭ信号の各々を受信し、受信されたＥＭ信号を、処理のために較正受信機モジュール２０６に提供されるＲＦ信号に変換する較正アンテナ素子２１４を含む。
【０１４１】
ブロック９１４において、較正受信機２０６は、合計のＲＦ結合データおよび較正信号を、合計のベースバンド結合データおよび較正信号にダウンコンバートし、合計のベースバンド結合データおよび較正信号を重み付けおよび較正プロセッサ２０２に転送する。ブロック９１６において、送信機チャネルの各々について、重み付けおよび較正プロセッサ２０２は、各送信機チャネルについて個々の較正信号を抽出するために、合計のベースバンド結合データおよび較正信号を、ブロック９０２でその送信機チャネルについて生成された較正シーケンスに畳み込む（関連付ける）。ブロック９１８において、各送信機チャネルについて、重み付けおよび較正プロセッサ２０２は、ブロック９１６からサンプルのブロックに各相関信号を分割する。ブロック９２０において、重み付けおよび較正プロセッサ２０２は、ブロック９１８で生成されたサンプルのブロックを整合的に追加し、サンプルの平均を有効に生成する。このようにして、ブロック９２０において、各送信機チャネルについて１つずつ、ｎ個の平均化された相関シーケンスが生成される。
【０１４２】
ブロック９２２において、重み付けおよび較正プロセッサ２０２は、ブロック９２０で取得されたｎ個の相関シーケンスの各々について、相関シーケンスのピークの大きさを測定して格納する。ブロック９２４において、重み付けおよび較正プロセッサ２０２は、ｎ個の相関シーケンスの各々について、ピークが位置するシーケンス内の場所を識別し、そのピークを表す１つの複素数値を生成する。ブロック９２６において、重み付けおよび較正プロセッサ２０２は、各送信機チャネルについてゲイン差および位相差を、その送信機チャネルについてブロック９２４で生成された複素数値に基づいて見つける。ブロック９２８において、重み付けおよび較正プロセッサ２０２は、オプションのフィルタリングステップを実行する。次に、制御は、ブロック９３０に移る。
【０１４３】
ブロック９３０において、較正モジュール１０６は、例えば、システム１００がスタンバイモードに置かれる場合、較正が無効である場合、および／または同様の場合、ランタイム送信機チャネルビームフォーミング較正方法９００を終了するかどうかを判定する。較正モジュール１０６がブロック９３０でスタートアップ送信機チャネルビームフォーミング較正方法９００を終了すると判定する場合（ブロック９３０で「はい」）、次に、較正モジュール１０６は方法９００を終了する。較正モジュール１０６がブロック９３０でスタートアップ送信機チャネルビームフォーミング較正方法９００を終了しないと判定する場合（ブロック９３０で「いいえ」）、次に、制御はブロック９０２に戻り、上述の方式でランタイム送信機チャネルビームフォーミング較正方法９００を繰り返す。
【０１４４】
システム１００の送信機チャネルのビームフォーミング較正を実行するための様々な例示的な方法を説明してきたが、ここで、本開示の実施形態による、スタートアップモードでシステム１００の受信機チャネルのビームフォーミング較正を実行するための例示的な方法１０００を説明するために図１０を参照する。ブロック１００２において、重み付けおよび較正プロセッサ２０２は、システム１００の複数の受信機チャネルを較正するために使用されるベースバンド較正信号を生成し、システム１００のそれぞれの受信機チャネルを通じて伝搬してベースバンド較正信号を較正送信機３０６に転送する。ブロック１００４において、較正送信機３０６は、ベースバンド較正信号を対応するＲＦ較正信号にアップコンバートし、ＲＦ較正信号をスプリッタ３１２に転送し、スプリッタ３１２は、ブロック１００６において、ＲＦ較正信号を分離し、ＲＦ較正信号の分離バージョンをシステム１００の受信機チャネルのＲＦ結合器３１０に提供する。
【０１４５】
ブロック１００８において、ＲＦ較正信号は、ＲＦ結合器３１０を介してそれぞれの受信機チャネルについてアンテナ給電線に方向性結合される。いくつかの実施形態では、ＲＦ結合器３１０は、フィードバックループに含まれるシグナルチェーンの一部を最大化してより正確な較正を容易にするために、アンテナアレイ１０８のアンテナ素子から所定の距離内に配置される。代替的に、図２に関連して上述したように、いくつかの実施形態では、ＲＦ結合器３１０およびコンバイナ３１２を含む代わりに、注入モジュール３０８は、アンテナアレイ１０８から所定の距離内に配置される較正アンテナ素子３１４を含む。較正アンテナ素子３１４は、較正送信機モジュール３０６からＲＦ較正信号を受信し、ＲＦ較正信号を対応するＥＭ較正信号に変換し、ＥＭ較正信号を、アンテナアレイ１０８の対応するアンテナ素子を介して送信機および受信機モジュール１０４の受信機チャネルに送信する。ブロック１０１０において、送信機および受信機モジュール１０４の各受信機は、ＲＦ較正信号をベースバンド較正信号にダウンコンバートし、ベースバンド較正信号を、処理のために重み付けマトリクスおよび較正ピックアップモジュール３０４に転送する。
【０１４６】
ブロック１０１２において、重み付けマトリクスおよび較正ピックアップモジュール３０４は、ベースバンド較正信号から、システム１００の受信機チャネルを通じてそれぞれ伝搬してきた個々のベースバンド較正信号を抽出し、抽出された個々のベースバンド較正信号を、処理のために重み付けおよび較正プロセッサ３０２に提供する。いくつかの実施形態では、ブロック１０１２での抽出は、ブロック６１４（図６）に関連して上述したことと同様の方式で実行される。ブロック１０１４において、重み付けおよび較正プロセッサ３０２は、それぞれの受信機チャネルに対応する較正信号間のゲイン、位相、タイミング差などのベースバンド較正信号の特性を計算する。ブロック１０１６において、重み付けおよび較正プロセッサ３０２は、受信機チャネル全体のゲイン、位相、およびタイミングの相対差を識別、定量化、および／または特徴付けるために、それぞれの受信機チャネルのゲイン、位相、およびタイミング特性を互いに比較する。ブロック１０１４での計算および／またはブロック１０１６での比較または判定は、いくつかの例において、ブロック６１６（図６）に関連して上述したことと同様の方式で実行される。
【０１４７】
ブロック１０１８において、重み付けおよび較正プロセッサ３０２は、ブロック１０１６での比較の結果に基づいて、受信機チャネルを介して次に受信される信号を等化するために、受信機チャネルの各々のゲイン、位相、またはタイミングに対して任意の調整を行うかどうかを判定する。上述のように、ブロック１０１８での判定は、許容可能であると予め決められるゲイン、位相、またはタイミングの差の１つ以上の閾値に少なくとも部分的に基づき得る。重み付けおよび較正プロセッサ３０２がブロック１０１８において、送信機チャネルを介した次の受信機信号を等化するために受信機チャネルの各々のゲイン、位相、またはタイミングに対して調整を行わないと判定する場合（ブロック１０１８で「いいえ」）、次に、制御はブロック１０２４に移り、以下で説明するように、較正方法１０００を終了するかどうかを判定する。一方、重み付けおよび較正プロセッサ３０２がブロック１０１８において、受信機チャネルを介して次に受信される信号を等化するために受信機チャネルのうちの１つ以上のゲイン、位相、またはタイミングに対して１つ以上の調整を行うと判定する場合（ブロック１０１８で「はい」）、次に、制御はブロック１０２０に移る。
【０１４８】
ブロック１０２０において、重み付けおよび較正プロセッサ３０２は、システム１００の受信機チャネルのうちの１つ以上についてブロック１０１８で識別された調整を重み付けマトリクスおよび較正ピックアップモジュール３０４に伝える。ブロック１０２２において、重み付けマトリクスおよび較正ピックアップモジュール３０４は、受信機チャネルを、（もしあれば、場合により、各受信機チャネルについての）それらのそれぞれの調整を受信機チャネルを介してそれぞれ次に受信される信号（例えば、データ信号）に組み込むように構成する。次に、制御は、ブロック１０２４に移る。
【０１４９】
ブロック１０２４において、例えば、システム１００がスタンバイモードに置かれる場合、較正が無効である場合、スタートアップ時に方法１０００を１回だけ実行するようにシステム１００が予め構成される場合、および／または同様の場合、較正モジュール１０６、例えば、その重み付けおよび較正プロセッサ３０２は、スタートアップ受信機チャネルビームフォーミング較正方法１０００を終了するかどうかを判定する。較正モジュール１０６がブロック１０２４でスタートアップ受信機チャネルビームフォーミング較正方法１０００を終了すると判定する場合（ブロック１０２４で「はい」）、次に、較正モジュール１０６は方法１０００を終了する。較正モジュール１０６がブロック１０２４でスタートアップ受信機チャネルビームフォーミング較正方法１０００を終了しないと判定する場合（ブロック１０２４で「いいえ」）、次に、制御はブロック１００２に戻り、上述の方式でスタートアップ受信機チャネルビームフォーミング較正方法１０００を繰り返す。
【０１５０】
図１１は、本開示の実施形態による、スタートアップモードでシステム１００の受信機チャネルのビームフォーミング較正を実行するための例示的な方法１１００を示すフローチャートである。ブロック１１０２において、重み付けおよび較正プロセッサ３０２は、システム１００の複数の受信機チャネルについて使用される較正シーケンスを生成し、較正シーケンスに基づいてベースバンド較正信号を生成し、ベースバンド較正信号を、ベースバンド較正信号をＲＦ較正信号にアップコンバートする較正送信機３０６に転送する。
【０１５１】
いくつかの実施形態では、システム１００の受信機チャネルは、各受信機チャネル較正のために繰り返される手順１１００の一部で、他の受信機チャネルに対して一度に１つずつ較正される。他の実施形態では、システム１００の受信機チャネルは、単一の送信イベントを使用して並行して較正される。
【０１５２】
ブロック１１０４において、ＲＦ較正信号は、ＲＦ較正信号を複数の実質的に同様のＲＦ較正信号に分離するスプリッタ３１２に較正送信機３０６から転送される。スプリッタ３１２は、ＲＦ較正信号を受信機チャネルのＲＦ結合器３１０にそれぞれ転送する。次に、各ＲＦ結合器３１０は、ＲＦ較正信号をその対応するアンテナ給電線に結合する。代替的に、図２に関連して上述したように、いくつかの実施形態では、ＲＦ結合器３１０およびスプリッタ３１２を含む代わりに、注入モジュール３０８は、アンテナアレイ１０８から所定の距離内に配置される較正アンテナ素子３１４を含む。較正アンテナ素子３１４は、較正送信機モジュール３０６からＲＦ較正信号を受信し、ＲＦ較正信号を対応するＥＭ較正信号に変換し、ＥＭ較正信号を、アンテナアレイ１０８の対応するアンテナ素子を介して送信機および受信機モジュール１０４の受信機チャネルに送信する。ブロック１１０８において、送信機および受信機モジュール１０４の各受信機は、ＲＦ較正信号を対応するベースバンド較正信号にダウンコンバートし、ベースバンド較正信号を、処理のために重み付けマトリクスおよび較正ピックアップモジュール３０４に転送する。
【０１５３】
ブロック１１１０において、重み付けおよび較正プロセッサ３０２は、それぞれの受信機チャネルに対応する較正信号間のゲイン、位相、タイミング差などのベースバンド較正信号の特性を計算して格納する。ブロック１１１０での計算は、いくつかの例では、ブロック６１６（図６）に関連して上述したことと同様の方式で実行される。
【０１５４】
ブロック１１１２において、重み付けおよび較正プロセッサ３０２は、この例では、他のすべての受信機チャネルが比較されるベースラインとして機能する受信機チャネル１についてブロック１１１０で測定された較正信号ゲイン、位相、およびタイミングに対して、各受信機チャネルについてブロック１１１０で測定された較正信号ゲイン、位相、およびタイミングを比較する。このようにして、重み付けおよび較正プロセッサ３０２は、受信機チャネル全体のゲイン、位相、およびタイミングの相対差を識別、定量化、および／または特徴付ける。
【０１５５】
ブロック１１１４において、重み付けおよび較正プロセッサ３０２は、ブロック１１１２での比較の結果に基づいて、各受信機チャネルｉを介して次に受信される信号を等化するために各受信機チャネルのゲイン、位相、またはタイミングに対して行われる任意の調整を生成する。上述のように、ブロック１１１４で生成された調整は、許容可能であると予め決められるゲイン、位相、またはタイミングの差の１つ以上の閾値に少なくとも部分的に基づいて生成され得る。
【０１５６】
ブロック１１１６において、重み付けおよび較正プロセッサ３０２は、システム１００の受信機チャネルについてブロック１１１４で生成されたそれぞれの調整を重み付けマトリクスおよび較正ピックアップモジュール３０４に伝える。ブロック１１１８において、重み付けマトリクスおよび較正ピックアップモジュール３０４は、受信機チャネルを、（もしあれば、場合により、様々な受信機チャネルについての）それらのそれぞれの調整をそれらの受信機チャネルを介してそれぞれ次に受信される信号（例えば、データ信号）に組み込むように構成する。次に、制御は、ブロック１１２０に移る。
【０１５７】
ブロック１１２０において、例えば、システム１００がスタンバイモードに置かれる場合、較正が無効である場合、スタートアップ時に方法１１００を１回だけ実行するようにシステム１００が予め構成される場合、および／または同様の場合、較正モジュール１０６、例えば、その重み付けおよび較正プロセッサ２０２は、スタートアップ受信機チャネルビームフォーミング較正方法１１００を終了するかどうかを判定する。較正モジュール１０６がブロック１１２０でスタートアップ受信機チャネルビームフォーミング較正方法１１００を終了すると判定する場合（ブロック１１２０で「はい」）、次に、較正モジュール１０６は方法１１００を終了する。較正モジュール１０６がブロック１１２０でスタートアップ受信機チャネルビームフォーミング較正方法１１００を終了しないと判定する場合（ブロック１１２０で「いいえ」）、次に、制御はブロック１１０２に戻り、上述の方式でスタートアップ受信機チャネルビームフォーミング較正方法１１００を繰り返す。
【０１５８】
図１２は、本開示の別の実施形態による、スタートアップモードでシステム１００の受信機チャネルのビームフォーミング較正を実行するための例示的な方法１２００を示すフローチャートである。ブロック１２０２において、較正モジュール１０６は、例えば、上述の較正方法１１００の１回以上の反復を実行することによって、システム１００の各受信機チャネルについて、粗いゲイン、位相、およびタイミング調整を生成する。以下でさらに詳細に説明するように、手順１２００では、システム１００の受信機チャネルは、各受信機チャネル較正のために繰り返される手順１２００の一部で、他の受信機チャネルに対して一度に１つずつ較正される。その目的のために、手順１２００の特定の段階で較正されている特定の受信機チャネルを表すためにインデックスｉが使用される。ブロック１２０４において、重み付けおよび較正プロセッサ３０２は、ｉを、較正されている第１の受信機チャネルに対応する１に等しく設定することによってインデックスｉを初期化する。
【０１５９】
ブロック１２０６において、重み付けおよび較正プロセッサ３０２は、システム１００の受信機チャネルｉについて、複数（具体的には、ｍ個（ｍは動作周波数帯域全体の様々な周波数で較正を実行するために使用される離散周波数トーンの数を表す整数である））のベースバンド周波数トーン較正信号を生成する。重み付けおよび較正プロセッサ３０２は、この反復で較正されている受信機チャネルｉを通じて連続して伝搬して、ｍ個のベースバンド周波数トーン較正信号を較正送信機３０６に転送する。
【０１６０】
ブロック１２０８において、較正送信機３０６は、それぞれのベースバンド周波数トーン較正信号をそれぞれのＲＦ周波数トーン較正信号にアップコンバートし、ＲＦ周波数トーン較正信号の各々をスプリッタ３１２に連続して提供する。ＲＦ周波数トーン較正信号は、スプリッタ３１２を介して、合計のＲＦ較正信号をアンテナ給電線にそれぞれ結合する受信機チャネルのそれぞれのＲＦ結合器３１０に転送される。代替的に、図２に関連して上述したように、いくつかの実施形態では、ＲＦ結合器３１０およびコンバイナ３１２を含む代わりに、注入モジュール３０８は、アンテナアレイ１０８から所定の距離内に配置される較正アンテナ素子３１４を含む。較正アンテナ素子３１４は、較正送信機モジュール３０６からＲＦ較正信号を受信し、ＲＦ較正信号を対応する合計のＥＭ較正信号に変換し、合計のＥＭ較正信号を、アンテナアレイ１０８の対応するアンテナ素子を介して送信機および受信機モジュール１０４の受信機チャネルに送信する。
【０１６１】
ブロック１２１０において、重み付けおよび較正プロセッサ３０２は、インデックスｉがシステム１００の受信機チャネルの数ｎと等しいかどうかを判定する。重み付けおよび較正プロセッサ３０２が、ブロック１２１０でインデックスｉがシステム１００の受信機チャネルの数ｎと等しくないと判定する場合（ブロック１２１０で「いいえ」）、次に、ブロック１２１２において、インデックスｉが１増やされ、制御はブロック１２０６に戻り、上述の方式で次の受信機チャネルを較正する。一方、重み付けおよび較正プロセッサ３０２が、ブロック１２１０でインデックスｉがシステム１００の受信機チャネルの数ｎと等しいと判定する場合（ブロック１２１０で「はい」）、次に、制御はブロック１２１４に移る。
【０１６２】
ブロック１２１４において、送信機および受信機モジュール１０４の各受信機は、周波数トーンのそれぞれのＲＦ較正信号を、周波数トーンの対応するベースバンド較正信号にダウンコンバートし、周波数トーンのベースバンド較正信号から個々のベースバンド周波数トーン較正信号を抽出し、重み付けマトリクスおよび較正ピックアップモジュール３０４を介して、抽出されたベースバンド周波数トーン較正信号を重み付けおよび較正プロセッサ３０２に転送する。ブロック１２１６において、ブロック１２１４で抽出されたベースバンド周波数トーン較正信号に基づいて、重み付けおよび較正プロセッサ３０２は、動作周波数帯域全体で各受信機チャネルについて位相ランプを推定する。
【０１６３】
ブロック１２１８において、重み付けおよび較正プロセッサ３０２は、それぞれの受信機チャネルについて推定された位相ランプに基づいて、各受信機チャネルについて時間オフセットおよび粗い周波数推定を判定する。ブロック１２２０において、重み付けおよび較正プロセッサ３０２は、受信機チャネル間の相対位相差および相対時間差を計算して格納する。ブロック１２２２において、重み付けおよび較正プロセッサ３０２は、ブロック１２２０で計算された位相差および時間差に少なくとも部分的に基づいて、受信機チャネルのゲイン、位相、またはタイミングに対して行われる任意の調整を、それらの受信機チャネルを介して次に受信される信号を等化するために生成する。上述のように、ブロック１２２２で生成された調整は、許容可能であると予め決められるゲイン、位相、またはタイミングの差の１つ以上の閾値に少なくとも部分的に基づいて生成され得る。重み付けおよび較正プロセッサ３０２は、システム１００の受信機チャネルについて生成され得てきたそれぞれの調整を重み付けマトリクスおよび較正ピックアップモジュール３０４に伝える。ブロック１２２４において、重み付けマトリクスおよび較正ピックアップモジュール３０４は、受信機チャネルを、（もしあれば、場合により、様々な受信機チャネルについての）それらのそれぞれの調整をそれらの受信機チャネルを介してそれぞれ次に受信される信号（例えば、データ信号）に組み込むように構成する。次に、制御は、ブロック１２２６に移る。
【０１６４】
ブロック１２２６において、例えば、システム１００がスタンバイモードに置かれる場合、較正が無効である場合、スタートアップ時に方法１２００を１回だけ実行するようにシステム１００が予め構成される場合、および／または同様の場合、較正モジュール１０６、例えば、その重み付けおよび較正プロセッサ３０２は、スタートアップ受信機チャネルビームフォーミング較正方法１２００を終了するかどうかを判定する。較正モジュール１０６がブロック１２２６でスタートアップ受信機チャネルビームフォーミング較正方法１２００を終了すると判定する場合（ブロック１２２６で「はい」）、次に、較正モジュール１０６は方法１２００を終了する。較正モジュール１０６がブロック１２２６でスタートアップ受信機チャネルビームフォーミング較正方法１２００を終了しないと判定する場合（ブロック１２２６で「いいえ」）、次に、制御はブロック１２０２に戻り、上述の方式でスタートアップ受信機チャネルビームフォーミング較正方法１２００を繰り返す。
【０１６５】
図１３は、本開示の実施形態による、ランタイムモードでシステム１００の受信機チャネルのビームフォーミング較正を実行するための例示的な方法１３００を示すフローチャートである。較正方法１３００を詳細に説明する前に、一般的な説明が提供される。方法１３００は、一般に、既知のテスト刺激をシステム１００に適用すること、および次に刺激に応じてシステムの性能を観測することを含む。較正方法１３００はランタイム中に実行され、システム１００の連続的で中断しない無線動作を妨害することなく較正を実行する方法の方法９００で使用するための様々な技術が熟考される。例えば、ランタイム較正は、（１）ＤＣサブキャリアの使用、（２）帯域外キャリアの使用、または（３）コーディングゲイン抽出での低振幅キャリアの使用を伴い得る。
【０１６６】
ＤＣサブキャリアを使用するランタイム較正は、中心ＲＦ周波数の周囲の領域（ベースバンドによって見られるようなＤＣサブキャリア）を利用し、当該領域は、無線電子機器によってその周波数領域にもたらされる様々なアーティファクトに起因してデータサービスについて使用されない。アーティファクトの拒絶を伴うこのアプローチで、ＤＣサブキャリアに適用される控え目な信号振幅が通信システムによって無視され、この領域を、較正の使用について魅力あるものにする。帯域外キャリアを使用するランタイム較正は、無線通信システムのシグナルチェーンによって課される帯域フィルタリングが、わずかだけでも、通信の実際の帯域幅よりも大きいという事実を利用する。フィルタリングされる帯域幅と利用される帯域幅との間の使用されないギャップは、較正のために使用される。コーディングゲイン抽出で低振幅キャリアを使用するランタイム較正は、無線通信システムがノイズの存在下で動作するように設計されるという事実を利用する。ノイズのように見える較正信号が従来のシステムにもたらされるので、通常の通信動作は影響を受けないか、または最小限の影響だけである。較正送信の結果のノイジネスを対処するために、コード化されたシーケンスが較正信号として使用され、コーディングゲイン（相関）がノイズから信号を抽出するために使用される。コーディングゲイン抽出で低振幅キャリアを使用するランタイム較正の追加の詳細は、図１３に関連して以下に提供される。
【０１６７】
様々なタイプの較正信号またはシーケンスが、コーディングゲイン抽出で低振幅キャリアを使用してランタイム較正を実施するために採用され得る。例えば、この目的に好適な較正信号は、時間領域または周波数領域で通信システムについて潜在的に問題のある構造ノイズの生成を回避するために、ある特性、すなわち（１）もともと周期的であるか、またはトランケーションを通じて周期的になる周期的または定期的コード、（２）タイミングアライメントを測定するための低いまたはゼロの自己相関、（３）複数の直交ベースであって、それによって、コードが、複数のコードを同じ特性だがそれらの間で低い相互相関で生成するベースまたはシードを考慮する（これは、各送信経路について、特有の刺激を作成するために使用され得、それらが互いにきれいに区別されることを可能にする）、複数の直交ベース、および（４）（例えば、短期平均での）一定の振幅を有し得る。そのような較正に好適な例示的なタイプの信号は、ザドフチューシーケンス、特に、一般に一定振幅ゼロ自己相関（ＣＡＺＡＣ）コードを含む。
【０１６８】
ブロック１３０２において、重み付けおよび較正プロセッサ３０２は、システム１００の受信機チャネルの各々についてベースバンド較正信号を生成する。いくつかの実施形態では、ベースバンド較正信号は、ザドフチュー（ＺＣ）シーケンスであり、各ベースバンド較正信号は、サイクリックプレフィックスを含むＬＴＥシンボルの長さに等しい長さを有する。
【０１６９】
ブロック１３０４において、重み付けおよび較正プロセッサ３０２は、受信機チャネルについてベースバンド較正信号のそれぞれのゲインを調整する。いくつかの実施形態では、ブロック１３０４でのゲイン調整は、較正信号が結合される、ＬＴＥ信号などのデータ信号に対して較正信号の振幅を調整するために使用される。このようにして、較正信号は、信号を受信する従来のユーザ機器が較正信号を検出しないように、データ信号のノイズ閾値（例えば、データ信号よりも２０ｄＢ低い）よりも下に埋め込まれる振幅を有するように調整され得る。較正信号は、従来のユーザ機器にとってノイズのように見える。いくつかの実施形態では、ブロック１３０４で較正信号の振幅が増加し得、それにより、ノイズレベルが増加することを犠牲にして、ランタイム較正がより迅速に実行することが可能となり得る。
【０１７０】
ブロック１３０６において、重み付けおよび較正プロセッサ３０２は、システム１００の受信機チャネルの各々について、対応するベースバンドデータ信号にベースバンドゲイン調整較正信号を結合する。ブロック１３０８において、較正送信機３０６は、ベースバンド結合データおよび較正信号をＲＦ結合データおよび較正信号にアップコンバートする。
【０１７１】
ブロック１３１０において、ＲＦ較正信号は、スプリッタ３１２を介して、ＲＦ較正信号をアンテナ給電線にそれぞれ結合する受信機チャネルのそれぞれのＲＦ結合器３１０に転送される。代替的に、図２に関連して上述したように、いくつかの実施形態では、ＲＦ結合器３１０およびコンバイナ３１２を含む代わりに、注入モジュール３０８は、アンテナアレイ１０８から所定の距離内に配置される較正アンテナ素子３１４を含む。較正アンテナ素子３１４は、較正送信機モジュール３０６からＲＦ較正信号を受信し、ＲＦ較正信号を対応するＥＭ較正信号に変換し、ＥＭ較正信号を、アンテナアレイ１０８の対応するアンテナ素子を介して送信機および受信機モジュール１０４の受信機チャネルに送信する。
【０１７２】
ブロック１３１２において、送信機および受信機モジュール１０４の各受信機は、ＲＦ結合データおよび較正信号をベースバンド結合データおよび較正信号にダウンコンバートし、ベースバンド結合データおよび較正信号を、処理のために重み付けマトリクスおよび較正ピックアップモジュール３０４を介して重み付けおよび較正プロセッサ３０２に転送する。ブロック１３１４において、受信機チャネルの各々について、重み付けおよび較正プロセッサ３０２は、各受信機チャネルについて個々の較正信号を抽出するために、ベースバンド結合データおよび較正信号を、ブロック１３０２でその受信機チャネルについて生成された較正シーケンスに畳み込む（関連付ける）。ブロック１３１６において、各受信機チャネルについて、重み付けおよび較正プロセッサ３０２は、ブロック１３１４からサンプルのブロックに各相関信号を分割する。ブロック１３１８において、重み付けおよび較正プロセッサ３０２は、ブロック１３１６で生成されたサンプルのブロックを整合的に追加し、サンプルの平均を有効に生成する。このようにして、ブロック１３１８において、各受信機チャネルについて１つずつ、ｎ個の平均化された相関シーケンスが生成される。
【０１７３】
ブロック１３２０において、重み付けおよび較正プロセッサ３０２は、ブロック１３１８で取得されたｎ個の相関シーケンスの各々について、相関シーケンスのピークの大きさを測定して格納する。ブロック１３２２において、重み付けおよび較正プロセッサ３０２は、ｎ個の相関シーケンスの各々について、ピークが位置するシーケンス内の場所を識別し、そのピークを表す１つの複素数値を生成する。ブロック１３２４において、重み付けおよび較正プロセッサ３０２は、各受信機チャネルについてゲイン差および位相差を、その受信機チャネルについてブロック１３２２で生成された複素数値に基づいて見つける。ブロック１３２６において、重み付けおよび較正プロセッサ３０２は、オプションのフィルタリングステップを実行する。次に、制御は、ブロック１３２８に移る。
【０１７４】
ブロック１３２８において、較正モジュール１０６、例えば、その重み付けおよび較正プロセッサ３０２は、例えば、システム１００がスタンバイモードに置かれる場合、較正が無効である場合、および／または同様の場合、ランタイム受信機チャネルビームフォーミング較正方法１３００を終了するかどうかを判定する。較正モジュール１０６がブロック１３２８でスタートアップ受信機チャネルビームフォーミング較正方法１３００を終了すると判定する場合（ブロック１３２８で「はい」）、次に、較正モジュール１０６は方法１３００を終了する。較正モジュール１０６がブロック１３２８でスタートアップ受信機チャネルビームフォーミング較正方法１３００を終了しないと判定する場合（ブロック１３２８で「いいえ」）、次に、制御はブロック１３０２に戻り、上述の方式でランタイム受信機チャネルビームフォーミング較正方法１３００を繰り返す。
【０１７５】
本明細書で開示される実施形態は、本情報システムの例であって、様々な形態で実施され得る。例えば、本明細書の特定の実施形態は別個の実施形態として説明されているが、本明細書の各実施形態は、本明細書の他の実施形態の１つ以上と組み合わせることができる。本明細書で開示される特定の構造および機能の詳細は、限定として解釈されるべきではなく、請求項の根拠として、および実質的に任意の適切に詳述された構造で本情報システムを様々に採用するために当業者を教示するための代表的な根拠として解釈されるべきである。同様の参照番号は、図面の説明全体を通して類似または同一の要素を指す場合がある。
【０１７６】
「一実施形態において」、「実施形態において」、「いくつかの実施形態において」、または「他の実施形態において」という語句は、それぞれ、本開示による同じまたは異なる実施形態の１つ以上を指し得る。「ＡまたはＢ」という形式のフレーズは、「（Ａ）、（Ｂ）、または（ＡおよびＢ）」を意味し、「Ａ、Ｂ、またはＣのうちの少なくとも１つ」という形式のフレーズは、「（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（ＡおよびＢ）、（ＡおよびＣ）、（ＢおよびＣ）または（Ａ、Ｂ、およびＣ）」を意味する。
【０１７７】
本明細書で説明されるシステムおよび／または方法は、１つ以上のコントローラを利用して、様々な情報を受信し、受信した情報を変換して出力を生成することができる。コントローラは、メモリに格納された一連の命令を実行できる任意のタイプのコンピューティングデバイス、算出回路、または任意のタイプのプロセッサまたは処理回路を含むことができる。コントローラは、複数のプロセッサおよび／またはマルチコア中央処理装置（ＣＰＵ）を含むことができ、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、マイクロコントローラ、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）などの任意のタイプのプロセッサを含むことができる。コントローラはまた、１つまたは複数のプロセッサによって実行されると、１つまたは複数のプロセッサに１つまたは複数の方法および／またはアルゴリズムを実行させるデータおよび／または命令を格納するメモリを含み得る。複数のコントローラおよび／または複数のメモリの組み合わせを使用する例示的な実施形態では、本明細書に記載のシステムおよび／または方法の各機能は、コントローラおよびメモリの任意の組み合わせに割り当てられ、実行され得る。
【０１７８】
本明細書に記載の方法、プログラム、アルゴリズム、またはコードのいずれも、プログラミング言語またはコンピュータプログラムに変換され得るか、またはプログラミング言語もしくはコンピュータプログラムで表され得る。本明細書において使用される「プログラミング言語」および「コンピュータプログラム」という用語には、コンピュータへの命令を指定するために使用されるすべての言語が含まれ、以下の、言語とその派生語が含まれる（ただしこれらに限定されない）。アセンブラ、Ｂａｓｉｃ、バッチファイル、ＢＣＰＬ、Ｃ、Ｃ＋、Ｃ＋＋、Ｄｅｌｐｈｉ、Ｆｏｒｔｒａｎ、Ｊａｖａ、ＪａｖａＳｃｒｉｐｔ、マシンコード、オペレーティングシステムコマンド言語、Ｐａｓｃａｌ、Ｐｅｒｌ、ＰＬ１、スクリプト言語、Ｖｉｓｕａｌ  Ｂａｓｉｃ、それ自体がプログラムを指定するメタ言語、およびすべての第１、第２、第３、第４、第５、またはそれ以降の世代のコンピュータ言語。また、データベースおよび他のデータスキーマ、および他のメタ言語も含まれる。解釈、コンパイル、またはコンパイルおよび解釈されたアプローチの両方を使用する言語は区別されない。プログラムのコンパイル済みバージョンとソースバージョンとは区別されない。したがって、プログラミング言語が複数の状態（ソース、コンパイル済み、オブジェクト、リンクなど）に存在する可能性があるプログラムへの言及は、そのような状態のすべてへの言及である。プログラムの参照には、実際の命令および／またはそれらの命令の意図が含まれる場合がある。
【０１７９】
本明細書で説明される方法、プログラム、アルゴリズム、またはコードのいずれかは、１つ以上の非一時的なコンピュータ可読または機械可読媒体またはメモリに含まれてもよい。「メモリ」という用語は、プロセッサ、コンピュータ、またはデジタル処理デバイスなどの機械によって読み取り可能な形式で情報を提供する（一例では、格納し、かつ／または送信する）メカニズムを含み得る。例えば、メモリには、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスクストレージ媒体、光学ストレージ媒体、フラッシュメモリデバイス、または他の揮発性または不揮発性メモリストレージデバイスが含まれる。その上に含まれるコードまたは命令は、搬送波信号、赤外線信号、デジタル信号、および他の同様の信号で表すことができる。
【０１８０】
上記の説明は、本情報システムの例示にすぎない。本開示から逸脱することなく、当業者によって様々な代替および修正が考案され得る。したがって、本開示は、そのようなすべての代替、修正、および変更を包含することを意図している。添付の図面を参照して説明される実施形態は、本開示の特定の例を実証するためにのみ提示されている。上記および／または添付の特許請求の範囲と実質的に異なる他の要素、ステップ、方法、および技術も、本開示の範囲内にあることを意図している。
【図１】
2021502737.tif 000003
【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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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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