(57)【要約】      （修正有）【課題】ＭＩＭＯ機能の性能が向上したアンテナ動作のためのシステムおよび方法を提供する。【解決手段】システムは、第１方向に偏光された第１信号を通信する第１アンテナエレメントと、第１アンテナエレメントと同一の場所に設置され、前記第１方向に直交する第２方向に偏光された第２信号を通信する第２アンテナエレメントと、第１アンテナエレメントおよび前記第２アンテナエレメントに連結され、前記第１信号および前記第２信号を処理して、無線通信リンクの信号ダイバーシティを達成するドライバ回路とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１方向に偏光された第１信号を通信する第１アンテナエレメントと、
前記第１アンテナエレメントと同一の場所に設置され、前記第１方向に直交する第２方向に偏光された第２信号を通信する第２アンテナエレメントと、
前記第１アンテナエレメントおよび前記第２アンテナエレメントに連結され、前記第１信号および前記第２信号を処理して、無線通信リンクの信号ダイバーシティを達成するドライバ回路と
を備えるシステム。
【請求項２】
前記第１方向は水平であり、前記第２方向は垂直である請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第１方向は右円偏光であり、前記第２方向は左円偏光である請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
ミリ波周波数範囲で動作する請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記第１信号と前記第２信号の間に少なくとも１５ｄＢのアイソレーションを提供する請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記ドライバ回路は、無線周波数集積回路（ＲＦＩＣ）である請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記ドライバ回路に連結されるプロセッサと、前記プロセッサに連結されるメモリと、前記プロセッサに連結されるユーザインタフェースとを含むプラットフォームをさらに備える請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記プラットフォームは、スマートフォン、タブレットまたはラップトップコンピューティングデバイスのいずれかである請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記ユーザインタフェースはタッチスクリーンである請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
各デュアル偏光アンテナエレメントが水平偏光エレメントと垂直偏光エレメントとを含む複数のデュアル偏光アンテナエレメントを含むフェーズドアレイアンテナと、
前記水平偏光エレメントおよび前記垂直偏光エレメントのそれぞれに連結され、前記水平偏光エレメントのそれぞれの間、および、前記垂直偏光エレメントのそれぞれの間に位相オフセットを提供するドライバ回路と
を備えるシステム。
【請求項１１】
前記ドライバ回路は、前記水平偏光エレメントのそれぞれおよび前記垂直偏光エレメントのそれぞれに独立して調節可能な位相遅延を提供する複数のトランシーバを有する請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記複数のトランシーバは、前記水平偏光エレメントのそれぞれの前記調節可能な位相遅延を制御することで、第１フェーズドアレイビームの走査を実装して、前記垂直偏光エレメントのそれぞれの前記調節可能な位相遅延を制御することで、第２フェーズドアレイビームの走査を実装する請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記第１フェーズドアレイビームの走査および前記第２フェーズドアレイビームの走査により、無線通信リンクの信号ダイバーシティが提供される請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
ミリ波の周波数範囲で動作する請求項１０に記載のシステム。
【請求項１５】
前記水平偏光エレメントと前記垂直偏光エレメントとの間に少なくとも１５ｄＢのアイソレーションを提供する請求項１０に記載のシステム。
【請求項１６】
前記ドライバ回路はＲＦＩＣである請求項１０に記載のシステム。
【請求項１７】
前記ドライバ回路に連結されるプロセッサと、前記プロセッサに連結されるメモリと、前記プロセッサに連結されるユーザインタフェースとを含むプラットフォームをさらに備える請求項１０に記載のシステム。
【請求項１８】
前記プラットフォームは、スマートフォン、タブレットまたはラップトップコンピューティングデバイスのいずれかである請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記ユーザインタフェースはタッチスクリーンである請求項１７に記載のシステム。
【請求項２０】
それぞれが無線ワイドエリアネットワーク（ＷＷＡＮ）を介して通信する複数の前記プラットフォームをさらに備える請求項１７に記載のシステム。
【請求項２１】
それぞれが無線メトロポリタンエリアネットワーク（ＷＭＡＮ）を介して通信する複数の前記プラットフォームをさらに備える請求項１７に記載のシステム。
【請求項２２】
第１方向に偏光された第１信号を通信する第１アンテナエレメントを設定する段階と、
前記第１方向に直交する第２方向に偏光された第２信号を通信する第２アンテナエレメントを、前記第１アンテナエレメントと同一の場所に設置する段階と、
前記第１信号および前記第２信号を処理して、無線通信リンクの信号ダイバーシティを達成するドライバ回路を、前記第１アンテナエレメントおよび前記第２アンテナエレメントに連結する段階と
を備える方法。
【請求項２３】
前記第１方向は水平であり、前記第２方向は垂直である請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記第１方向は右円偏光であり、前記第２方向は左円偏光である請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記第１アンテナエレメント、前記第２アンテナエレメント、および、前記ドライバ回路を、ミリ波周波数範囲で動作するよう設定する段階をさらに備える請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
前記第１アンテナエレメントと前記第２アンテナエレメントとを、前記第１信号と前記第２信号の間に少なくとも１５ｄＢのアイソレーションを提供するよう設定する段階をさらに備える請求項２２に記載の方法。
【請求項２７】
複数の前記第１アンテナエレメントおよび複数の前記第２アンテナエレメントをフェーズドアレイアンテナに設定する段階と、
前記ドライバ回路を、前記複数の第１アンテナエレメントのそれぞれの間、および、前記複数の第２アンテナエレメントのそれぞれの間に位相オフセットを提供するよう設定する段階と
をさらに備える請求項２２に記載の方法。
【請求項２８】
前記複数の第１アンテナエレメントのそれぞれおよび前記複数の第２アンテナエレメントのそれぞれに独立して調節可能な位相遅延を提供するよう、前記ドライバ回路に関連付けられた複数のトランシーバを設定する段階をさらに備える請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記複数の第１アンテナエレメントのそれぞれの前記調節可能な位相遅延を制御することで、第１フェーズドアレイビームの走査を実装して、前記複数の第２アンテナエレメントのそれぞれの前記調節可能な位相遅延を制御することで、第２フェーズドアレイビームの走査を実装する段階をさらに備える請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
第１方向に偏光された第１信号を通信する第１アンテナエレメントと、
前記第１アンテナエレメントと同一の場所に設置され、前記第１方向に直交する第２方向に偏光された第２信号を通信する第２アンテナエレメントと、
前記第１アンテナエレメントに連結された第１アンテナ供給線と、
前記第２アンテナエレメントに連結された第２アンテナ供給線と
を備え、
前記第１アンテナ供給線からの距離が予め決定された閾値を超えた値に維持されるように前記第２アンテナ供給線の経路を設定するダイバーシティアンテナ。
【請求項３１】
前記予め決定された閾値においては、前記第１アンテナエレメントと前記第２アンテナエレメントの間に、少なくとも１５ｄＢのアイソレーションが提供される請求項３０に記載のダイバーシティアンテナ。
【請求項３２】
前記第１方向は水平であり、前記第２方向は垂直である請求項３０に記載のダイバーシティアンテナ。
【請求項３３】
前記第１方向は右円偏光であり、前記第２方向は左円偏光である請求項３０に記載のダイバーシティアンテナ。
【請求項３４】
ミリ波周波数範囲で動作する請求項３０に記載のダイバーシティアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、多入力多出力（ＭＩＭＯ）アンテナシステムに係り、より詳しくは、偏光ダイバーシティを有するミリ波（ＭＭ波）ＭＩＭＯアンテナシステムに係る。
【背景技術】
【０００２】
ラップトップ、ノートブック、ネットブック、携帯情報端末（ＰＤＡ）およびモバイルフォン等の電子デバイスが、益々様々な無線通信機能を含むようになってきている。これらのデバイスが利用する無線通信システムは、例えばミリ波領域（特に６０ＧＨｚの５から７ＧＨｚ幅の無認可スペクトル帯域）等の高周波数通信スペクトル領域へも拡大利用されている。高周波数へ拡大利用されるようになった誘因の１つに、高精細ビデオ（マルチギガビットデータ速度を要するようなもの）等の用途において、高速データ速度が必要とされる、ということがある。
【０００３】
ＭＩＭＯアンテナシステムは、無線ネットワークにおけるデータスループットを増加させるために利用することができるが、従来のＭＩＭＯアンテナシステムでは、アンテナ間に十分なアイソレーションを提供して、空間ダイバーシティを保つために、十分な間隔を空けて設けられた別個のアンテナが必要となっていた。しかしながら高ＭＭ波周波数では伝播損失および減衰が大きくなりがちであり、アンテナ間が広く信号損失も大きい従来のＭＩＭＯアンテナシステムをデバイスプラットフォームに実装することは困難である。
【０００４】
請求される主題の実施形態の特徴および利点は、以下の詳細な説明を、図面を参照しながら読むことで明らかになり、図面においては同様の参照番号が同様の部材を示している。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】本開示の１つの例示的な実施形態のシステムダイアグラムを示す。
【図２】本開示の別の例示的な実施形態のシステムダイアグラムを示す。
【図３】本開示の別の例示的な実施形態のシステムダイアグラムを示す。
【図４】本開示の別の例示的な実施形態のシステムダイアグラムを示す。
【図５】本開示の１つの例示的な実施形態のシステムブロックダイアグラムを示す。
【図６】本開示の１つの例示的な実施形態の処理のフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
以下の詳細な記載は、例示的な実施形態を参照して行われるが、当業者には数多くの代替物、変形例、および、変更例が明らかである。
【０００７】
一般的には、本開示は、以下で詳述するように、複数の間隔が空けられたアンテナエレメントではなくてデュアル偏光アンテナエレメントを利用することで、ＭＩＭＯ機能の性能が向上したアンテナ動作のためのシステムおよび方法を提供している。デュアル偏光アンテナエレメントの直交偏光された水平および垂直チャネルの間には、２ｘ２ＭＩＭＯ動作を行うことができる程度のアイソレーションを行うことができ、アンテナダイバーシティが得られるという利点もある。このシステムは、ＲＦスペクトルのＭＭ波領域で動作するように構成されている（特に、無線パーソナルエリアネットワーク（ＷＰＡＮ）および無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）通信システムの利用に関する６０ＧＨｚ領域）。空間的に離間されたアンテナエレメントを設ける必要性をなくすことにより、ドライバ回路からアンテナエレメントまでの送信経路長を短くすることができるようになり、これによって、さらにＭＭ波周波数において特徴的な信号送信損失が低減する。
【０００８】
一部の実施形態では、複数のデュアル偏光アンテナエレメントを、各ＭＩＭＯチャネルにおいて同時ビーム走査を可能ならしめるフェーズドアレイ２ｘ２ＭＩＭＯアンテナに構成することができる。
【０００９】
個人基本サービスセット制御ポイント（ＰＣＰ）という用語は、ここでは、ｍｍ波ネットワークの制御ポイントとして動作する局（ＳＴＡ）として定義されている。
【００１０】
ここで利用される「アクセスポイント（ＡＰ）」という用語は、ＳＴＡ機能を有し、且つ、関連するＳＴＡに対して、無線媒体（ＷＭ）を介して配信サービスへのアクセスを提供する任意の実体のこととして定義される。
【００１１】
ここで利用される「無線ネットワークコントローラ」という用語は、無線ネットワークのＰＣＰおよび／またはＡＰとして動作する局として定義される。
【００１２】
ここで利用される「指向性帯域（ＤＢａｎｄ）という用語は、チャネル開始周波数が４５ＧＨｚを超える任意の周波数帯域のこととして定義される。
【００１３】
ここで利用される「ＤＢａｎｄＳＴＡ」という用語は、無線トランスミッタがＤＢａｎｄ内にあるチャネル上で動作するＳＴＡのこととして定義される。
【００１４】
ここで利用される「個人基本サービスセット（ＰＢＳＳ）」という用語は、暫定的な内蔵式のネットワークを形成し、ＤＢａｎｄで動作し、１つのＰＢＳＳ制御ポイント（ＰＣＰ）を含み、配信システム（ＤＳ）へのアクセスは存在しないが、イントラＰＢＳＳ転送サービスがオプションとして存在するような基本サービスセット（ＢＳＳ）として定義される。
【００１５】
ここで利用される「スケジュールされたサービス期間（ＳＰ）」は、サービス品質（ＱｏＳ）ＡＰまたはＰＣＰによりスケジュールされる。スケジュールされたＳＰは、所望の場合には、固定時間間隔で始まってよい。
【００１６】
ここで利用される「トラフィック」および／または「トラフィックストリーム」という用語は、ＳＴＡ等の無線デバイス間のデータフローおよび／またはストリームとして定義される。ここで利用される「セッション」という用語は、直接物理リンク（例えば転送を除く）が既に構築されている一対の局に維持または格納されている状態情報として定義され、この状態情報はセッションを記述または定義するものであってよい。
【００１７】
ここで利用する「無線デバイス」という用語は、例えば、無線通信のできるデバイス、無線通信のできる通信デバイス、無線通信のできる通信局、無線通信のできるポータブルまたは非ポータブルデバイス等であってよい。一部の実施形態では、無線デバイスとは、コンピュータに統合された周辺デバイスであったり、これを含んだりするものであってよく、または、コンピュータに取り付けられた周辺デバイスであったり、これを含んだりするものであってよい。一部の実施形態では、「無線デバイス」という用語は、無線サービスをオプションとして含む概念であってよい。
【００１８】
本発明は、様々な用途に利用可能であることを理解されたい。本発明はこの点に限定はされないが、ここに開示する回路および技術は、無線システムの局等の様々な装置内で利用することができる。本発明の範囲内に含まれることが意図される局は、あくまで例であるが、ＷＬＡＮ局、無線パーソナルネットワーク（ＷＰＡＮ）等を含む。
【００１９】
本発明の範囲内に含まれることが意図される種類のＷＰＡＮ局は、これらに限定はされないが、マルチバンドステーションとして動作可能な局、ＰＣＰとして動作可能な局、ＡＰとして動作可能な局、ＤＢａｎｄ局として動作可能な局、移動局、アクセスポイント、例えば周波数ホッピング方式信号（ＦＨＳＳ）、直接拡散方式（ＤＳＳＳ）、相補的符号化キーイング（ＣＣＫ）、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）等の拡散スペクトル信号を受信および送信する局等を含む。
【００２０】
一部の実施形態は、様々なデバイスおよびシステム（例えば、ラップトップコンピュータのドッキングステーション、ネットワークインタフェースカード（ＮＩＣ）、ビデオデバイス、オーディオデバイス、オーディオ−ビジュアル（Ａ／Ｖ）デバイス、セットトップボックス（ＳＴＢ）、Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標）ディスク（ＢＤ）プレーヤ、ＢＤレコーダ、ＤＶＤプレーヤ、高精細（ＨＤ）ＤＶＤプレーヤ、ＤＶＤレコーダ、ＨＤ  ＤＶＤレコーダ、パーソナルビデオレコーダ（ＰＶＲ）、ブロードキャストＨＤレシーバ、ビデオソース、オーディオソース、ビデオシンク、オーディオシンク、ステレオチューナ、ブロードキャスト無線レシーバ、ディスプレイ、フラットパネルディスプレイ、パーソナルメディアプレーヤ（ＰＭＰ）、デジタルビデオカメラ（ＤＶＣ）、デジタルオーディオプレーヤ、スピーカ、オーディオレシーバ、オーディオ増幅器、データソース、データシンク、デジタル静止カメラ（ＤＳＣ）、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、デスクトップコンピュータ、モバイルコンピュータ、ラップトップコンピュータ、ノートブックコンピュータ、タブレットコンピュータ、サーバコンピュータ、ハンドヘルドコンピュータ、スマートフォン、タッチフォン、ハンドヘルドデバイス、携帯情報端末（ＰＤＡ）デバイス、ハンドヘルドＰＤＡデバイス、オンボードデバイス、オフボードデバイス、ハイブリッドデバイス、車両デバイス、非車両デバイス、モバイルまたはポータブルデバイス、消費者用デバイス、非モバイルまたは非ポータブルデバイス、無線通信局、無線通信デバイス、無線アクセスポイント（ＡＰ）、有線または無線ルータ、有線または無線モデム、有線または無線ネットワーク、無線エリアネットワーク、無線ビデオエリアネットワーク（ＷＶＡＮ）、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮ）、パーソナルエリアネットワーク（ＰＡＮ）、無線ＰＡＮ（ＷＰＡＮ）、Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＨＤ（登録商標）および／または無線ギガビットアライアンス（ＷＧＡ）仕様および／または将来のバージョンおよび／またはこれらの派生物、既存のＩＥＥＥ８０２．１１（ＩＥＥＥ８０２．１１―１９９９２００７：無線ＬＡＮ媒体アクセス制御（ＭＡＣ）および物理層（ＰＨＹ）仕様）規格および修正版（「ＩＥＥＥ８０２．１１規格」）、ＷｉＭＡＸ（WorldInteroperability for Microwave Access）用のＩＥＥＥ８０２．１６規格、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）およびロングタームエボリューション−アドバンスト（ＬＴＥ−Ａ）を含む第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ）、および／または、その将来のバージョンおよび／または派生物に従って動作するデバイスおよび／またはネットワークとの関連で利用されてよい。
一部の実施形態は、また、上述したネットワークの一部であるユニットおよび／またはネットワーク、一方向および／または双方向無線通信システム、セルラー式無線電話通信システム、無線ディスプレイ（ＷｉＤｉ）デバイス、セルラー式電話機、無線電話機、パーソナル通信システム（ＰＣＳ）デバイス、無線通信デバイスを含むＰＤＡデバイス、モバイルまたはポータブルグローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）デバイス、ＧＰＳレシーバまたはトランシーバまたはチップを含むデバイス、ＲＦＩＤ素子またはチップを含むデバイス、多入力多出力（ＭＩＭＯ）トランシーバまたはデバイス、単一入力多出力（ＳＩＭＯ）トランシーバまたはデバイス、多入力単一出力（ＭＩＳＯ）トランシーバまたはデバイス、１以上の内部アンテナおよび／または外部アンテナを有するデバイス、デジタルビデオブロードキャスト（ＤＶＢ）デバイスまたはシステム、多重標準の無線デバイスまたはシステム、有線または無線ハンドヘルドデバイス（例えばＢｌａｃｋＢｅｒｒｙ，Ｐａｌｍ  Ｔｒｅｏ等）、無線アプリケーションプロトコル（ＷＡＰ）デバイス等との関連で利用されてもよい。
【００２１】
一部の実施形態は、１以上の種類の無線通信信号および／またはシステム（例えば無線周波数（ＲＦ）、赤外線（ＩＲ）、周波数分割多重（ＦＤＭ）、直交ＦＤＭ（ＯＦＤＭ）、時分割多重（ＴＤＭ）、時分割多重接続（ＴＤＭＡ）、拡張ＴＤＭＡ（Ｅ−ＴＤＭＡ）、汎用パケット無線サービス（ＧＰＲＳ）、拡張ＧＰＲＳ、符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）、ワイドバンドＣＤＭＡ（ＷＣＤＭＡ）、ＣＤＭＡ２０００、シングルキャリアＣＤＭＡ、マルチキャリアＣＤＭＡ、マルチキャリア変調（ＭＤＭ）、離散マルチトーン（ＤＭＴ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）、Ｗｉ−Ｆｉ、Ｗｉ−Ｍａｘ、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、Ｕｌｔｒａ−Ｗｉｄｅｂａｎｄ（ＵＷＢ）、モバイル通信用のグローバルシステム（ＧＳＭ（登録商標））、２Ｇ、２．５Ｇ，３Ｇ、３．５ＧのＥＤＧＥ（Enhanced Data rates for GSM（登録商標） Evolution：ＧＳＭ（登録商標）進化に関する向上データレート等）とともに利用することができる。他の実施形態は、様々な他のデバイス、システム、および／または、ネットワークで利用することができる。
【００２２】
一部の実施形態は、適切な限られた範囲または短距離の無線通信ネットワーク（例えば「ピコネット」、無線エリアネットワーク、ＷＰＡＮ、ＷＶＡＮ等）とともに利用することもできる。
【００２３】
図１は、本開示の１つの例示的な実施形態のシステムダイアグラム１００を示す。デュアル偏光アンテナエレメント１０２は、直交偏光信号１１０および１１２を送受信する。信号１１０および１１２は、水平および垂直偏光されるものとして称される場合もあるが、これらの用語は信号１１０および１１２が、任意の特定の基準となる座標系に対して水平または垂直であるという意味ではなくて、これら同士が互いに直交している、ということを示している。一部の実施形態では、直交偏光信号１１０および１１２は、それぞれ右円偏光および左円偏光であってよい。デュアル偏光アンテナエレメント１０２は、ドライバ回路１０４に連結されており、ドライバ回路１０４は信号１１０および１１２を、送信経路１０６および１０８を介して提供するよう構成されている。アンテナシステム１００は、このように、チャネル間が十分に電磁的アイソレーションされていることにより、水平および垂直偏光信号用の別個のチャネルを提供して、アンテナシステムを２ｘ２ＭＩＭＯアンテナとして動作させることができる（つまり、ＲＦ無線チャネル１１４に２つの入力があり、ＲＦ無線チャネル１１６に２つの出力がある）。
【００２４】
ＭＩＭＯアンテナは、第１経路から独立したフェージング特性を受ける、ＲＦ無線チャネル１１４からの第２ダイバーシティ経路を提供することで、データレートを上げ、範囲を広げることができる。従来のＭＩＭＯアンテナシステムでは、このダイバーシティは、２つのアンテナの空間分離により達成される（２ｘ２ＭＩＭＯの場合）。しかし本開示における一実施形態では、このダイバーシティをデュアル偏光により達成することができる。この方法により、水平および垂直偏光チャネル同士を単一のアンテナエレメント１０２という同一の場所に設置することができる、という利点が得られる。ここで利用する「同一の場所への設置」という用語は、記載される２つの実体を、実質的に空間的に同じ地点に設置する、という意味であり、必ずしも完全に同じ地点である必要はない。アンテナエレメント同士を互いから離間させる必要がなくなるために、ドライバ回路１０４からアンテナエレメント１０２までの送信経路長を短くすることができ、ひいては、ＭＭ波周波数で顕著となりうる信号送信損失を低減させることができるようになる。
【００２５】
一部の実施形態では、ドライバ回路１０４は、無線周波数集積回路（ＲＦＩＣ）であってよい。ドライバ回路１０４およびアンテナエレメント１０２は、ＲＦスペクトルのＭＭ波領域（特に、無線パーソナルエリアネットワーク（ＷＰＡＮ）および無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）の利用に関連した６０ＧＨｚ領域）で動作するよう構成されていてよい。水平および垂直チャネル間の電磁的アイソレーションは、１５デシベル（ｄＢ）以上であってよい。このレベルのアイソレーションは、水平および垂直チャネルのアンテナエレメント供給線の間の距離を広げることにより達成することができる。
【００２６】
図２は、本開示の別の例示的な実施形態のシステムダイアグラムを示す。複数のデュアル偏光アンテナエレメント１０２ａ、１０２ｂ等は、各ＭＩＭＯチャネルで同時にビーム走査を行うことのできる、フェーズドアレイ２ｘ２ＭＩＭＯアンテナ２０２に構成されていてよい。デュアル偏光アンテナエレメント１０２ａ、１０２ｂ等は、ドライバ回路１０４に連結されており、ドライバ回路１０４は、アンテナエレメント１０２ａには送信経路１０６ａおよび１０８ａを介して、アンテナエレメント１０２ｂには送信経路１０６ｂおよび１０８ｂを介して、というように、それぞれ別個の信号チャネルを提供する。アンテナシステム２００は、このように、アンテナエレメント１０２ａ、１０２ｂ等それぞれに対して別個の水平および垂直チャネルを提供して、水平チャネル上の信号を、垂直信号上の信号から独立させることができる。システムは、チャネル間に十分な電磁的アイソレーションを提供することにより、アンテナを２ｘ２ＭＩＭＯフェーズドアレイアンテナとして動作させることができる。この２ｘ２ＭＩＭＯフェーズドアレイアンテナシステム２００は、送受信両方について２つの独立した走査ビームを生成することができる。ビーム走査は、以下で詳述するように、各アンテナエレメント１０２ａ、１０２ｂそれぞれの偏光に関する位相遅延を制御することで行われる。
【００２７】
一部の実施形態では、フェーズドアレイアンテナシステム２００は、フェーズドアレイのエッジ部の一部または全てにダミーアンテナエレメント２０４を含んでよい。ダミーアンテナエレメント２０４は、送信線の特徴的なインピーダンスに整合する終端インピーダンスを提供することで、送信経路の端部におけるＲＦ信号の反射を低減させる終端負荷抵抗（termination load resistor）であってよい。これにより、ビームが異なる角度で走査されるので、フェーズドアレイの周波数および帯域幅特性が安定性を増すことができる。
【００２８】
図３は、本開示の別の例示的な実施形態のシステムダイアグラム３００を示す。フェーズドアレイアンテナシステム２００は、フェーズドアレイアンテナ２０２のアンテナエレメント１０２の水平および垂直偏光チャネルが生成する、独立して走査された３０２および３０４とともに示されている。ビーム３０２および３０４は、任意の方向を向いているとして図示されており、実際にも任意の方向へと走査されうる。場合によってはビーム３０２および３０４が同じ方向を向いていてもよい。こうすると、通信線が既知の位置にある特定の実体に向けられているような同じ送受信の見通し内という条件下で動作する際などに好適である。フェーズドアレイアンテナ２０２では任意の好適な数のアンテナエレメントを利用することができる。一般的にはアンテナ２０２の利得は、アンテナエレメント１０２の数が増えるに連れて増加する。
【００２９】
図４は、本開示の別の例示的な実施形態のシステムダイアグラム４００を示す。アンテナシステム２０２は、プラットフォーム上に配置されているものとして示されている。プラットフォーム４０２は、この図ではラップトップコンピュータとして示されているが、ノートブック、タブレット、ネットブック、携帯情報端末（ＰＤＡ）、モバイルフォン、スマートフォン、ネットワークハブ等の任意のデバイス、その他の無線通信機能を有することが望ましい任意のデバイスであってよい。アンテナシステム２０２は、プラットフォーム４０２の蓋４０４に位置しているが、プラットフォーム４０２の任意の好適な位置に配置することもできる。一部の実施形態では、アンテナシステム２０２は、プラットフォーム４０２の内側の面または部分に配置されてもよい。アンテナシステム２０２は、電気的接続または送信経路４０６を通じてＲＦＩＣ１０４に連結されるとして示されている。走査されたビーム３０２および３０４も示されている。
【００３０】
一部の実施形態では、複数のプラットフォーム４０２を、ＷＷＡＮまたはＷＭＡＮにより通信するとして示している。各プラットフォームが、無線機として動作して、ネットワークダイバーシティを提供することができる。
【００３１】
図５は、本開示の１つの例示的な実施形態のシステムブロックダイアグラム５００を示す。図には、フェーズドアレイアンテナエレメントとして設計することができるアンテナエレメント１０２ａ、１０２ｂ等が示されている。ベースバンド集積回路（ＢＢＩＣ）モジュール５０２は、双方向回路であり、送受信両方を行うよう構成されていてよい。送信方向においては、ＩＦ信号５０４がＢＢＩＣ５０２から提供されてよい。ＲＦキャリアは、ＲＦキャリア生成器５０８により生成されて、ミキサ５０６によりＩＦ信号５０４とミキシングされて、ＩＦ信号をＲＦ信号へとアップコンバートする。ミキサ５０６は、パッシブな双方向ミキサであってよい。ＲＦ信号は、双方向増幅器５１０により増幅されてから、フェーズドアレイアンテナシステムに連結されてよい。フェーズドアレイアンテナシステムは、方向を調節可能なように、走査されたビームパターンでＲＦ信号を送信する。こうするために、ＲＦ信号をスプリッタ／結合器５１４を利用して分割して、複数のトランシーバ５１６に供給する。各トランシーバ５１６は、該トランシーバ５１６に供給された、分割されているＲＦ信号の位相を独立して調節することのできる位相シフタ５１８により構成されている。位相をシフトされたＲＦ信号はさらに電力増幅器（ＰＡ）５２０により増幅されて、特定のトランシーバ５１６に関連付けられているアンテナエレメント１０２ａ、１０２ｂ等に供給される。
【００３２】
位相シフタ５１８は、フェーズドアレイコントローラ５２４の制御下にあり、フェーズドアレイコントローラ５２４は、各トランシーバ５１６の位相シフト調節のタイミングおよび量を制御する。各アンテナエレメント１０２ａ、１０２ｂにより送信された、分割されているＲＦ信号それぞれの位相を独立して調節することにより、建設的および破壊的な干渉パターンがアンテナエレメント１０２ａ、１０２の間に生成されて、この結果、特定の方向へのステアリングが可能な所望の形状のビームパターンを形成することができる。位相調節をリアルタイムに変更することにより、結果生じる送信ビームパターンを所望の範囲の方向に走査することができる。一部の実施形態では、フェーズドアレイコントローラ５２４は、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、プログラム可能ロジックまたはファームウェアであってよい。
【００３３】
同様のプロセスは受信方向でも利用可能である。各アンテナエレメント１０２、１０２ｂは、フェーズドアレイコントローラ５２４の制御の下で、自身に関連付けられているトランシーバ５１６が処理したＲＦ信号を受信して、低ノイズ増幅器（ＬＮＡ）５２０により増幅して、位相シフタ５１８により位相シフトする。各トランシーバ５１６の出力は、スプリッタ／結合器５１４により結合される。異なる方向から到着した受信ＲＦ信号は、通常は、異なる時点に各アンテナエレメント１０２ａ、１０２ｂに到達する。位相シフトは、時間シフトと均等の概念であり、これにより、特定の方向から到達する受信ＲＦ信号間の時間的整合をとりつつ、他の方向から到達する受信ＲＦ信号にはこのような整合を行わない、ということができる。スプリッタ／結合器５１４による結合の結果、特定の方向から到達した信号について時間的整合をとったコンポーネントに利得が生じる。これにより、その方向にビームパターン利得が生じる。位相調節をリアルタイムに変更することにより生成される受信ビームパターンは、所望の方向の範囲で走査することができる。
【００３４】
フェーズドアレイアンテナシステムから受信されるＲＦ信号は、さらに、双方向増幅器５１０による増幅を受けてから、ミキサ５０６により、ＲＦキャリア生成器５０８が生成したＲＦキャリアとミキシングされ、ＲＦ信号が出力ＩＦ信号５０４へとダウンコンバートされ、ベースバンド処理のためにＢＢＩＣ５０２に送信される。
【００３５】
上述したプロセスにより、送信経路１０６ａ、１０６ｂ等から得られた水平偏光された信号を処理することができる。同じ、または同様のプロセスを独立して、略同時に実行することで、送信経路１０８ａ、１０８ｂ等から得られた垂直偏光された信号を処理することができる。従って、各アンテナエレメント１０２ａ、１０２ｂは、水平および垂直チャネルに対して独立した位相遅延を持ち、水平および垂直偏光信号に別々のビーム走査を行うことができる。
【００３６】
一部の実施形態では、システムは、５７−６０ＧＨｚの周波数範囲のＲＦ信号、および、１１．４−１３．２ＧＨｚの周波数範囲のＩＦ信号に対して処理を行うよう構成されている。ベースバンド信号は、約２ＧＨｚの範囲であってよい。
【００３７】
図６は、本開示の１つの例示的な実施形態の処理６００のフローチャートを示す。処理６１０で、第１アンテナエレメントが、第１方向に偏光された第１信号を通信するよう設定される。処理６２０で、第２アンテナエレメントを第１アンテナエレメントと同一の場所に設置する。第２アンテナエレメントは、第１方向に直交する第２方向に偏光された第２信号を通信するよう設定される。処理６３０で、ドライバ回路が、第１および第２のアンテナエレメントに連結される。ドライバ回路は、第１および第２の信号を処理して、無線通信リンクにおける信号ダイバーシティを達成する。
【００３８】
ここに記載する方法の実施形態は、１以上のプロセッサにより実行されると、独立してまたは組み合わせで、方法を実行する命令を格納する１以上の格納媒体を含むシステムに実装されてよい。ここで、例えばプロセッサは、システムＣＰＵ（例えばコアプロセッサ）および／またはプログラム可能回路を含んでよい。従って、ここに記載する方法による処理は、複数の物理デバイス（例えば幾つかの異なる物理位置にある複数の処理構造等）に分散されてよい。さらに、当業者であれば理解するように、方法における各処理は、個々にまたはサブコンビネーションとして実行することもできる。従って、各フローチャートの処理全てを実行する必要はなく、本開示により、これら処理の全てのサブコンビネーションが可能であることは当業者には明らかである点を強調する。
【００３９】
格納媒体は、フロッピー（登録商標）ディスク、光ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、および磁気光ディスク等の任意の種類のディスク、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）（ダイナミックおよびスタティックＲＡＭ等）、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、磁気カードまたは光カード等の半導体デバイス、または、電子命令を格納する目的に適した任意の種類の媒体等の任意の種類の有形媒体を含んでよい。本実施形態で利用される「回路」という用語は、例えば、ハードワイヤ回路、プログラム可能回路、ステートマシン回路、および／または、プログラム可能回路が実行する命令を格納するファームウェアを単独または組み合わせで含んでよい。
【００４０】
ここで利用した用語および表現は、記載を目的として利用されており、限定は意図しておらず、これら用語および表現を利用していても、記載図示される均等物を排除する意図はなく、請求項の範囲で数多くの変形例が可能であると認識される。従って請求項はこれらの均等物をも含むことを意図している。様々な特徴、態様、および実施形態を記載してきた。これらの特徴、態様、および実施形態は、当業者であれば理解するように、互いに組み合わせが容易であり、各種の変更および変形も容易である。従って本開示は、これらの組み合わせ、変形例、および変更例を全て含むものとして理解されたい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【外国語明細書】
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