(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビームフォーミングまたは多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムの複数の無線周波数（ＲＦ）フロントエンド回路（３０）によって生成される各出力信号の初期位相を決定する方法であって、該ＲＦフロントエンド回路のそれぞれは、該ＲＦフロントエンド回路に対する前記出力信号Ｓout（ｍ）を生成するために、局部発振器信号を生成するための位相同期ループおよび入力信号ＳIを混合信号Ｓmix（ｍ）と混合するよう構成されるミキサ（３６）を備え、前記方法は、
該ＲＦフロントエンド回路のそれぞれに対して前記局部発振器信号及び周波数分周器（３４）から前記混合信号を得ることと、
前記複数のＲＦフロントエンド回路に共通の基準信号を生成すること（２１０）であって、前記基準信号は、各ＲＦフロントエンド回路における位相同期ループに与えられる位相同期ループ基準信号を含み、前記位相同期ループは前記基準信号に基づき前記局部発振器信号を生成する、生成することと
前記複数のＲＦフロントエンド回路のそれぞれに対して、前記基準信号のスタートエッジｔedge（ＳR）と、前記対応する混合信号のストップエッジｔedge（Ｓmix（ｍ））との間の時間差Δｔ（ｍ）を測定すること（２２０）であって、前記スタートエッジが測定期間の始まりを定義し、各ストップエッジが前記対応するＲＦフロントエンド回路の前記測定期間の終わりを定義し、
前記対応するＲＦフロントエンド回路に対して測定された前記時間差から、各出力信号の前記初期位相Δφi（ｍ）を計算すること（２３０）と、
前記対応する出力信号の最終的な位相を所望の位相値に設定するために前記初期位相に基づいて前記位相同期ループに入力される入力制御信号を調整することと、を含む方法。
【請求項２】
前記初期位相に基づいて前記位相同期ループに入力される前記入力制御信号を調整することは、前記出力信号の前記初期位相を、該出力信号の前記最終的な位相を前記所望の位相値に設定するために回転させることを含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記スタート及びストップエッジの両方が立ち上がりエッジを含み、ここで前記ストップエッジは、前記スタートエッジの直後に発生する、前記対応する混合信号の次の立ち上がりエッジを含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記測定期間が、前記混合信号の複数の周期にわたる請求項１に記載の方法。
【請求項５】
さらに、前記複数のＲＦフロントエンド回路のそれぞれに対して前記時間差の前記測定を同期させるために、前記ＲＦフロントエンド回路にアーム信号を提供することを含む請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記複数のＲＦフロントエンド回路のそれぞれが送信ＲＦフロントエンド回路を含み、各出力信号Ｓout（ｍ）がアンテナアレイのアンテナエレメントに与えられる送信信号を含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記複数のＲＦフロントエンド回路のそれぞれが受信ＲＦフロントエンド回路を含み、各入力信号がアンテナアレイのアンテナエレメントによってもたらされる受信信号ＳI（ｍ）を含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
無線回路（１００）であって、
ビームフォーミングまたは多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムの複数の無線周波数（ＲＦ）フロントエンド回路（３０）であって、該ＲＦフロントエンド回路のそれぞれが、該ＲＦフロントエンド回路に対する出力信号Ｓout（ｍ）を生成するために入力信号ＳIを混合信号Ｓmix（ｍ）と混合するように構成されるミキサ（３６）を備える前記複数のＲＦフロントエンド回路（３０）と、
前記基準信号に基づいて局部発振器信号を生成するための該ＲＦフロントエンド回路のそれぞれに対する位相同期ループ（３２）として実装される局部発振器と、
前記位相同期ループの出力に作用可能に接続される周波数分周器（３４）であって、前記周波数分周器の出力から前記混合信号が抽出され、前記基準信号は、各ＲＦフロントエンド回路における位相同期ループに与えられる位相同期ループ基準信号を含む、前記周波数分周器（３４）と、
前記複数のＲＦフロントエンド回路に共通の基準信号ＳRを生成するよう構成される基準回路（４０）と、
各ＲＦフロントエンド回路に対して１つの、複数の時間測定回路ＴＤＣであって、各時間測定回路が前記対応するミキサ及び前記基準回路の入力に作用可能に接続され、前記対応するＲＦフロントエンド回路の前記基準信号のスタートエッジｔedge（ＳR）と前記混合信号のストップエッジｔedge（Ｓmix（ｍ））との間の時間差Δｔ（ｍ）を測定するように構成され、ここで前記対応するＲＦフロントエンド回路に対して、前記スタートエッジが測定期間の始まりを定義し、各ストップエッジが前記測定期間の終わりを定義する、前記複数の時間測定回路ＴＤＣと、
を含み、
ここで前記無線回路は、前記対応するＲＦフロントエンド回路に対して、測定された前記時間差から、各出力信号の初期位相Δφi（ｍ）を計算し、前記対応する出力信号の最終的な位相を所望の位相値に設定するために前記初期位相に基づいて前記位相同期ループに入力される入力制御信号を調整するよう構成される無線回路。
【請求項９】
さらに、前記出力信号の前記初期位相を、該出力信号の前記最終位相を前記所望の位相値に設定するように回転することにより、前記初期位相に基づいて前記位相同期ループに入力される入力制御信号を調整するよう構成される位相制御回路（６０）を含む請求項８に記載の無線回路。
【請求項１０】
前記スタート及びストップエッジの両方が立ち上がりエッジを含み、前記ストップエッジは、前記スタートエッジの直後に発生する、前記対応する混合信号の次の立ち上がりエッジを含む請求項８に記載の無線回路。
【請求項１１】
前記測定期間が、前記混合信号の複数の周期にわたる請求項８に記載の無線回路。
【請求項１２】
前記時間測定回路のそれぞれに共通のアーム信号を与えることで、前記複数のＲＦフロントエンド回路のそれぞれに対する前記時間差の前記測定を同期させるように、前記時間測定回路の動作を同期するよう構成される少なくとも１つの同期回路（７０）をさらに備える請求項８に記載の無線回路。
【請求項１３】
各時間測定回路が、前記対応するＲＦフロントエンド回路に対して測定された前記時間差に基づき、前記対応する出力信号の前記初期位相を計算する請求項８に記載の無線回路。
【請求項１４】
さらに、各ＲＦフロントエンド回路に対して１つの、複数の位相制御回路であって、前記対応するＲＦフロントエンド回路に対して測定される前記時間差に基づいて、前記対応する出力信号の前記初期位相を計算するよう各位相制御回路が構成される、前記複数の位相制御回路を含む請求項８に記載の無線回路。
【請求項１５】
前記複数のＲＦフロントエンド回路のそれぞれが送信ＲＦフロントエンド回路を含み、各出力信号がアンテナアレイのアンテナエレメントに与えられる送信信号を含む請求項８に記載の無線回路。
【請求項１６】
前記複数のＲＦフロントエンド回路のそれぞれが受信ＲＦフロントエンド回路を含み、各入力信号がアンテナアレイのアンテナエレメントによってもたらされる受信信号を含む請求項８に記載の無線回路。
【請求項１７】
請求項８乃至１６の何れか１項に記載の無線回路を備える無線送受信器。
【請求項１８】
無線回路に、
入力信号を混合信号と混合することでビームフォーミングまたは多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムの各ＲＦフロントエンド回路に対して出力信号を生成（２１０）させ、
局部発振器信号を生成するために、該ＲＦフロントエンド回路のそれぞれに対する局部発振器信号および周波数分周器（３４）から前記混合信号を得させ、
前記複数のＲＦフロントエンド回路に共通の基準信号ＳRを生成させることであって、前記基準信号は、各ＲＦフロントエンド回路における位相同期ループに与えられる位相同期ループ基準信号を含み、前記位相同期ループは前記基準信号に基づき前記局部発振器信号を生成する、生成させ、
前記基準信号のスタートエッジと、前記対応するＲＦフロントエンド回路（２２０）の前記混合信号のストップエッジとの間の時間差を測定（２２０）させ、ここで前記スタートエッジは測定期間の始まりを定義し、各ストップエッジは前記対応するＲＦフロントエンド回路の前記測定期間の終わりを定義し、
前記対応するＲＦフロントエンド回路に対して測定された前記時間差から、各出力信号の初期位相を計算（２３０）させ、
前記対応する出力信号の最終的な位相を所望の位相値に設定するために前記初期位相に基づいて前記位相同期ループに入力される入力制御信号を調整させる、
コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
例えばビームフォーミング送信器、ビームフォーミング受信器などの、無線ネットワークにおけるビームフォーミングシステムは、特定の角度では信号が強め合う干渉を受け、同時に他の信号は弱め合う干渉を受けるようにアンテナアレイの２つ以上のアンテナエレメントによって送信又は受信される信号を結合することで指向性信号制御を提供する。このような指向性制御は、無線ネットワークにおいて改善された通信範囲及びより少ない干渉をもたらす。単純化のため、以降はビームフォーミング送信器を参照する。しかしながら、本明細書で説明される課題及び解決法は、ビームフォーミング受信器を含む、ビームフォーミング又は位相制御を利用する任意のエレメントに対して適用できることは理解されたい。
【０００２】
ビームフォーミング送信器の指向性制御は、各アンテナエレメントに与えられる信号の位相及び相対振幅を制御することで達成されてよい。したがって、ビームフォーミング送信器の性能は、各アンテナエレメントの位相制御の精度と密接不可分である。いくつかのシステムは、対応するアンテナエレメントに対する所望の位相シフトを実現するために、各アンテナエレメントに対して局部発振器（ＬＯ）信号の位相制御を伴う局部発振器ビームフォーミングを実施する。そのようなＬＯ信号の位相制御は、別の送信器間の静的な位相誤差の良好な制御を要求する。
【０００３】
しかし、送信器間の静的な位相誤差は、予測することが困難である。例えば、集積ダイレクトアップコンバージョン無線機は、典型的には、例えばデジタル直交周波数分周器でＬＯ信号を分周することでアップコンバージョン混合信号を生成する。そのような分周器は、各状態が異なる位相に関連付けられる、取りうる内部状態のうちのいずれか１つで起動してよい。これは、ビームフォーミング送信器、特に各送信器が送信スロット間で電源を落とす時分割全二重（ＴＤＤ）システムにおける課題である。各アンテナエレメントがそれ自身の送信器を持つため、送信器の電源が再投入される度に各アンテナエレメントの初期位相は未知であるため、送信スロット間で結果として生じる放射パターンは常に変化する。これと同様の問題はＴＤＤビームフォーミング受信器、並びに多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムの送信器及び／又は受信器にもまた存在する。従って、アンテナ信号の位相を制御する場合に、このような開始位相変動を考慮する必要がある。
【発明の概要】
【０００４】
本明細書で開示される解決法は、入力信号を対応するＲＦフロントエンド回路のミキサの混合信号と混合することで、複数の無線周波数（ＲＦ）フロントエンド回路によって生成される各出力信号の初期位相を決定する。その目的で、本明細書で開示される解決法は、（全てのＲＦフロントエンド回路で共通の）基準信号と各混合信号との間の時間差を測定することで、複数のＲＦフロントエンド回路のそれぞれの時間差を測定する。その後、各出力信号の初期位相は、対応するＲＦフロントエンド回路に対する測定された時間差に基づき決定される。その際、本明細書で開示される解決法は、ＲＦフロントエンドが起動される場合の位相の任意の不確かさを算定し、対応するアンテナエレメントの位相が精度よく制御されることを可能にする。
【０００５】
１つの例示的な実施形態は、複数のＲＦフロントエンド回路によって生成された各出力信号の初期位相を決定する方法を提供するものであり、当該ＲＦフロントエンド回路のそれぞれが、そのＲＦフロントエンド回路の出力信号を生成するために入力信号を混合信号と混合するよう構成されたミキサを備えている。当該方法は複数のＲＦフロントエンド回路で共通の基準信号を生成することを含む。複数のＲＦフロントエンド回路のそれぞれに対して、当該方法はさらに基準信号のスタートエッジと対応する混合信号のストップエッジとの間の時間差を測定することを含む。対応するＲＦフロントエンド回路に対して、スタートエッジは測定期間の始まりを定義し、各ストップエッジは測定期間の終わりを定義する。当該方法はさらに、対応するＲＦフロントエンド回路に対して測定された時間差から、各出力信号の初期位相を決定することを含む。
【０００６】
例示的な無線送受信器は、複数のＲＦフロントエンド回路、基準回路、及び各ＲＦフロントエンド回路に対して１つの複数の時間測定回路を備える。ＲＦフロントエンド回路のそれぞれは、ＲＦフロントエンド回路の出力信号を生成するために入力信号と混合信号とを混合するように構成されるミキサを備える。基準回路は、複数のＲＦフロントエンド回路で共通の基準クロック信号を生成するよう構成される。各時間測定回路は、対応するミキサ及び基準回路の入力に作用可能に接続される。さらに、各時間測定回路は、基準信号のスタートエッジと、対応するＲＦフロントエンド回路の混合信号のストップエッジとの間の時間差を測定するよう構成される。対応するＲＦフロントエンド回路に対して、スタートエッジは測定期間の始まりを定義し、各ストップエッジは測定期間の終わりを定義する。当該無線送受信器は、対応するＲＦフロントエンド回路に対して測定された時間差から、各出力信号の初期位相を決定するよう構成される。
【０００７】
別の例示的な実施形態において、非一過性のコンピュータ可読媒体に格納されたコンピュータプログラム製品が、無線送受信器の複数の無線周波数（ＲＦ）フロントエンド回路の位相を制御する。コンピュータプログラムは、無線送受信器で動作する際に、無線送受信器に、入力信号と混合信号とを混合することでＲＦフロントエンド回路の出力信号を生成させ、複数のＲＦフロントエンド回路で共通の基準信号を生成させるソフトウェア命令を含む。ソフトウェア命令はさらに、基準信号のスタートエッジと、対応するＲＦフロントエンド回路の混合信号のストップエッジとの間の時間差を無線送受信器に測定させる。対応するＲＦフロントエンド回路に対して、スタートエッジは測定期間の始まりを定義し、各ストップエッジは測定期間の終わりを定義する。ソフトウェア命令はさらに、対応するＲＦフロントエンド回路に対して測定された時間差から、各出力信号の初期位相を無線送受信器に決定させる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】ビームフォーミングシステムの例示的なブロック図を示す。
【図２】１つの例示的な実施形態に従うビームフォーミング送信器のブロック図を示す。
【図３】図１のビームフォーミングシステムのための送信ＲＦフロントエンドの例示的なブロック図を示す。
【図４】１つの例示的な実施形態に従う、位相決定方法を示す。
【図５】１つの例示的な実施形態に従う初期位相を決定するための１つの例示的なシグナリング図を示す。
【図６】別の例示的な実施形態に従う初期位相を決定するための１つの例示的なシグナリング図を示す。
【図７Ａ】ＴＤＣの１つの例示的な回路実装を示す。
【図７Ｂ】図７ＡのＴＤＣの例示的なシグナリング図を示す。
【図８】別の例示的な実施形態に従うビームフォーミング送信器のブロック図を示す。
【図９】別の例示的な実施形態に従う初期位相を決定するための例示的なシグナリング図を示す。
【図１０】図１のビームフォーミングシステムのための受信ＲＦフロントエンドの例示的なブロック図を示す。
【図１１】１つの例示的な実施形態に従うビームフォーミング受信器のブロック図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、Ｍ個のアンテナエレメント２２を持つアンテナアレイ２０を備えるビームフォーミングシステム１０を示し、ここでｍ番目のアンテナエレメント２２がｍ番目の無線周波数（ＲＦ）フロントエンド３０に結合される。各ＲＦフロントエンド３０は、図２に示すように、位相同期ループ（ＰＬＬ）３２を備える。アンテナエレメント２２に対するビームの方向を制御する１つの方法は、基準クロックに応じて、ＰＬＬ３２に入力される入力制御信号に対応するＰＬＬ出力信号の位相を、ＰＬＬ３２に制御させることである。いくつかの実施形態において、ＰＬＬ制御信号は、ＰＬＬ出力信号の所望の位相シフトを示し、アンテナアレイ２０におけるアンテナエレメントの場所、所望のビーム方向、及び／又は所望のビーム形状に基づいて、例えばアレイコントローラといった、ＰＬＬ３２の外部のコントローラ（不図示）によって所望の位相シフトが決定される。他の実施形態において、ＰＬＬ制御信号はアンテナアレイ２０におけるアンテナエレメント２２の位置、所望のビーム方向、及び／又は所望のビーム形状を示し、ＰＬＬ３２はＰＬＬ制御信号によって提供される情報に基づき所望の位相シフトを決定又は別のやり方で選択する。送信器の位相及びその後のビームの方向は、対応するＲＦフロントエンド３０に与えられるデジタル又はアナログのベースバンド信号の位相を回転させることで同様又は追加的に制御されてよい。例えば、デジタルベースバンド信号の位相は所望量だけ回転されてよい。回転後、デジタルベースバンド信号はアナログ信号に変換されてよく、アップコンバージョンと送信とのために対応するＲＦフロントエンド３０に適用されてよい。
【００１０】
図１は例示的なビームフォーミングシステム１０の簡略ブロック図を示すことが理解されるであろう。説明に関連しない他の構成要素は、簡略化のために図面から除外される。
【００１１】
以降では、図３に示すようなビームフォーミング送信器１００の観点から本明細書で開示される実施形態を最初に説明する。しかしながら、本明細書で開示される実施形態は、他のビームフォーミングエレメント、例えばビームフォーミング受信器（図１０及び１１）、及び／又は位相制御のために初期位相の知識を必要とする任意の類似システムに適用されることは理解されよう。
【００１２】
図２は、例えば図１に示すビームフォーミングシステム１０の、ｍ番目のＲＦフロントエンドである、例示的なＲＦフロントエンド３０のブロック図を示す。各ＲＦフロントエンド３０は、位相同期ループ（ＰＬＬ）３２、ＰＬＬ３２の出力に作用可能に接続される分周器３４、分周器３４の出力に作用可能に接続されるアップコンバージョンミキサ３６、及びミキサ３６の出力に作用可能に接続される増幅器３８を備える。ＰＬＬ３２は基準信号に対応する所望のＰＬＬ周波数ｆLOの信号を出力する。分周器３４は所望の無線周波数の混合信号Ｓmixを実現するために、ＰＬＬ出力信号の周波数ｆLOをＮで割り、ここでＮは分数又は整数であってよい。アップコンバージョンミキサ３６は混合信号Ｓmixの周波数に対応する入力信号ＳIをアップコンバートする。増幅器３８、例えばパワーアンプは、出力信号、例えば対応するアンテナエレメント２２による送信のための送信信号Ｓout（ｍ）を生成するためにアップコンバートされた信号を増幅する。
【００１３】
図３に示すように、送信器１００は、基準回路４０と、各ＲＦフロントエンド回路３０に対して１つの、複数の時間測定回路５０、例えば時間−デジタル変換器（ＴＤＣ）、とを含む。基準回路４０は、複数のＲＦフロントエンド回路３０で共通の基準クロック信号ＳRを生成するよう構成される。基準回路４０は、所望の周波数の基準クロック信号を生成可能な任意の既知のクロック回路を備えてよい。更に、必要ではないが、基準回路４０によって出力される基準クロック信号ＳRは、各ＲＦフロントエンド回路３０の位相同期ループ３２に提供される位相同期ループ基準信号としても用いられてよい。
【００１４】
各ＴＤＣ５０は、共通基準クロック信号ＳRを受信するために基準クロック回路４０と、そしてＲＦフロントエンド回路３０によって生成された混合信号Ｓmixを受信するために対応するＲＦフロントエンド回路３０と、に動作可能に接続される。各ＴＤＣ５０は、対応する混合信号Ｓmixの現在の位相に関する時間差を測定し、測定された時間差に基づき対応するＲＦフロントエンド回路３０の出力に対する初期位相を決定する。全ての時間差の測定／初期位相決定のために共通基準信号を用いることで、本明細書で提示される解決法は、各ＴＤＣ５０によって実行される時間差の測定が同時に、例えば基準クロック信号の次のエッジとともに発生することを確実にする。結果として、各出力信号に対して正確な初期位相を決定することができる。ＴＤＣ５０は時間差を出力してよく、又は、例えば数式１に従って、時間差から初期位相を計算し、計算された初期位相を出力してもよい。
【００１５】
より具体的には、図４はＲＦフロントエンド回路３０のそれぞれによって生成される各出力信号Ｓoutの初期位相を決定するための例示的な方法２００を示す。基準回路４０が基準信号ＳRを生成（ブロック２１０）した後、ＴＤＣ５０は、ｍ番目のＲＦフロントエンド回路３０に対して基準クロック信号ＳRのスタートエッジｔedge（ＳR）と混合信号Ｓmixのストップエッジｔedge（Ｓmix（ｍ））との間の差を測定することでｍ番目のＲＦフロントエンド回路３０に対する時間差Δｔ（ｍ）を測定（ブロック２２０）する。送信器１００は、対応する測定された時間差の関数として各ＲＦフロントエンド回路３０によって出力される、この場合は送信信号Ｓout（ｍ）である、出力信号の初期位相を決定（ブロック２３０）する。
【００１６】
図５及び６は、様々な実施形態に従う図４の時間測定処理を示す信号図を示す。ＴＤＣ５０は、基準クロック信号ＳRのエッジ、例えば立ち上がりエッジでトリガし、立ち上がりエッジの後、混合信号Ｓmixが立ち上がりエッジを有する期間を測定する。図５において、ＴＤＣは基準クロック信号ＳRの立ち上がりエッジの検出後に、混合信号Ｓmixの次の立ち上がりエッジにおいて測定窓を終了させる。図６において、ＴＤＣ５０は基準クロック信号ＳRの立ち上がりエッジ検出の数クロック周期後に、混合信号Ｓmixの立ち上がりエッジにおいて測定窓を終了させる。図６に示すような複数のＬＯクロック周期にわたる時間差の測定は、解決法を複雑にすることなく、又は測定の精度に影響を与えることなく、論理回路をトリガする際に準安定を避けるために用いられてもよい。どちらの場合にも、ｍ番目の出力信号ＳT（ｍ）に対する初期位相Δφi（ｍ）は以下のように計算されてよい：
【００１７】
【数１】
0006692366.tif 000002
【００１８】
ここでｎTDC（ｍ）は、ｍ番目のＴＤＣ５０によって測定される、スタートエッジ（例えば基準クロックの立ち上がりエッジｔedge（ＳR））とストップエッジ（例えば混合信号の立ち上がりエッジｔedge（Ｓmix））との間のＴＤＣ量子化ステップの数を表し、ΔｓｔｅｐはＴＤＣ量子化ステップサイズを秒単位で表す。本明細書で開示される実施形態は、ＴＤＣ５０が混合信号及び基準クロック信号の立ち上がりエッジを用いることを要求せず、任意の信号のエッジ、例えば立ち下がりエッジ、が代替的に用いられてよいことは理解されるであろう。
【００１９】
図７ＡはＴＤＣ５０のための１つの例示的な回路／論理回路の実装を示し、一方で図７Ｂは図７ＡのＴＤＣ５０に対応する１つの例示的な信号図を示す。上述したように、アーム信号は全ての実施形態には必要とされない。図７ＡにおけるＡＮＤ、ＸＯＲ及びタイミングゲートの構成は、測定窓の始まりと終わりを引き起こすため、及び測定窓の継続時間の測定を可能にするために、入力信号（ＳR、Ｓmix、及び随意にアーム信号）に対応するロジック関数を実行する。各ＴＤＣ５０が同一の入力基準クロック信号及び（用いられる場合は）同一のアーム信号を有するため、測定窓の継続時間の決定は、各出力信号に対して初期位相が同時に決定されることを可能にする。
【００２０】
送信器１００は、対応するアンテナエレメント２２の精度のよい位相制御を容易にするために、決定された初期位相Δφi（ｍ）を用いる。その目的のために、送信器１００はまた、図３に示されるように、各ＲＦフロントエンド回路３０に対する位相制御回路６０を含んでもよい。位相制御回路６０は対応するＴＤＣ５０から決定した初期位相Δφi（ｍ）を受信してもよい。代替的に、位相制御回路６０は対応するＴＤＣ５０から測定された時間差Δｔ（ｍ）を受信してもよく、そして次に受信済みの測定された時間差から初期位相Δφi（ｍ）を計算してもよい。任意のイベントにおいて、位相制御回路６０は、ｍ番目のＲＦフロントエンド回路３０が既知の初期位相から任意の位相制御動作を実行できるように、対応するｍ番目のＲＦフロントエンド回路３０の位相を初期化又は「較正」するために初期位相Δφi（ｍ）を用いる。位相制御回路６０は次に、出力信号に対する所望の位相値を達成するために、出力信号に対して決定した初期位相を調整、例えば回転してもよい。例えば、位相制御回路６０は、ＰＬＬ出力信号の位相を制御するために用いられる入力制御信号を調整するために初期位相を用いてもよい。代替的に、位相制御回路６０はベースバンド信号ＳIの位相を制御／調整するために初期位相を用いてもよい。位相制御回路６０は、既知の初期位相値から位相調整を効果的に開始するため、得られる位相制御は精度が高く、例えばビームフォーミングといった所望の性能を確実に達成する。
【００２１】
図３は、単一の集積回路上に全てのＲＦフロントエンド回路３０を持つ送信器を含む。しかしながら、本明細書で提示される解決法は、図８に示されるように、異なるＲＦフロントエンド回路３０が異なる集積回路上に配置される場合にも用いられることができる。そのような場合には、送信器１００はさらに各集積回路に対して同期回路７０を含む。各同期回路７０は、例えばすべての集積回路で共通のクロックで動作するカウンタを用いて、実施されてよい。同期回路７０は異なる集積回路上で発生するタイミング測定を同期させる。タイミング測定を同期させるために、各同期回路７０は図９に示すように、集積回路上のＴＤＣ５０にアーム信号を提供する。更に、同期回路７０は、送信器１００において各ＴＤＣ５０に提供されるアーム信号が同期されることを保証するために、集積回路間でもまた同期される。図９に示すように、例えばレベルがハイになるなどしてアーム信号が活性化されると、ＴＤＣ５０は、基準クロック信号ＳRのエッジ、例えば立ち上がりエッジでトリガし、Δｔ（ｍ）を決定するために、当該立ち上がりエッジの後、混合信号Ｓmixが立ち上がりエッジを有するまでの期間を測定する。ｍ番目の出力信号Ｓout（ｍ）に対する初期位相Δφi（ｍ）は数式（１）に従って計算されてもよい。上述した例は、送信器１００の異なる回路が異なる集積回路上に配置される場合に、同期回路７０と対応する「アーム」信号しか用いない一方で、同期回路７０の使用はこれに限定されない。全てのＲＦフロントエンド回路３０が単一の集積回路上に配置される場合を含め、送信器１００は任意の送信器構成に対して同期回路（群）７０及び対応するアーム信号（群）を用いてもよいことは理解されたい。
【００２２】
上述したように、本明細書で提示される解決法はビームフォーミング受信器にもまた適用される。この場合、位相制御回路は、所望のビームフォーミングの利益を達成するために、受信された信号がどのように合成されるかを制御する。
【００２３】
図１０は、ｍ番目のアンテナエレメント２２、ｍ番目の受信ＲＦフロントエンド３０、及び対応するｍ番目のＴＤＣ５０のブロック図を示す。この場合、アンテナエレメント２２は、ＲＦフロントエンド回路３０のミキサ３６に対して増幅された入力信号ＳIを生成する増幅器３９に受信信号を提供する。送信器の実施形態と同様に、基準回路４０（図１１）は複数のＲＦフロントエンド回路３０で共通の基準クロック信号ＳRを生成する。更に、必要ではないが、基準回路４０によって出力される基準クロック信号ＳRは、各ＲＦフロントエンド回路３０の位相同期ループ３２に提供される位相同期ループ基準信号として用いられてもよい。
【００２４】
各ＴＤＣ５０は共通の基準クロック信号ＳRを受信するための基準クロック回路４０へ、及びＲＦフロントエンド回路３０によって生成される混合信号Ｓmixを受信するための対応するＲＦフロントエンド回路３０へ、動作可能に接続される。各ＴＤＣ５０は、対応する混合信号Ｓmixの現在の位相に関する時間差を測定し、測定された時間差に基づき対応するＲＦフロントエンド回路３０の出力に対する初期位相を決定する。受信ビームフォーミングのために、ＲＦフロントエンド回路３０に対して基準クロック信号ＳRのスタートエッジｔedge（ＳR）と混合信号Ｓmixのストップエッジｔedge（Ｓmix（ｍ））との間の差を測定することでｍ番目のＲＦフロントエンド回路３０に対して時間差Δｔ（ｍ）を測定するＴＤＣ５０がこれに含まれる。送信器１００は、対応する測定された時間差の関数として、この場合は受信出力信号Ｓout（ｍ）である、各ＲＦフロントエンド回路３０によって出力された出力信号の初期位相を決定する。
【００２５】
図１１は同期回路７０を含むビームフォーミング受信器の別のブロック図を示す。同期回路７０は対応するＴＤＣ５０にアーム信号を提供する。更に、複数の同期回路７０が存在する場合、それぞれの同期回路は、送信器１００において各ＴＤＣ５０に提供されるアーム信号が同期されることを保証するために、集積回路間でもまた同期される。アーム信号が例えば上昇するなどして活性化されると、ＴＤＣ５０は、Δｔ（ｍ）を決定するために、基準クロック信号ＳRのエッジ、例えば立ち上がりエッジでトリガし、立ち上がりエッジの後、混合信号Ｓmixが立ち上がりエッジを有するまでの期間を測定する。ｍ番目の出力信号ＳT（ｍ）に対する初期位相Δφi（ｍ）は数式（１）に従って計算されてよい。
【００２６】
本明細書で提示される解決法は、例えば周波数分周器といった、ＲＦ回路要素によって発生する位相が、例えば回路の起動ごとに定期的に変化する状況に対して、初期位相を決定するための効果的でコスト効率の良い方法を提供する。複数のＲＦ回路の出力信号の初期位相を同時に決定することで、本明細書で提示される解決法は精度の高い位相制御を可能にする。
【００２７】
本発明はもちろん、本発明の本質的な特徴から逸脱することなく、本明細書に具体的に記載されたもの以外の方法で実施されてもよい。本実施形態は、すべての点で例示的であって限定的ではないと見なされるべきであり、添付の特許請求の目的及び均等な範囲内の入るすべての変更は、その中に包含されることが意図される。
【図１】
0006692366.tif 000003
【図２】
0006692366.tif 000004
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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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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