(57)【要約】  本発明は、単一無線周波数のダブルストリーム送信装置と印加方法とアンテナシステムとを提供し、本装置は、無線周波数リンクとリアクタンス制御回路と寄生リアクタとアクティブアンテナと2より大きな偶数であるM個の寄生アンテナとを備え、無線周波数リンクは、無線周波数信号を生成し、アクティブアンテナは無線周波数リンクと接続され、各寄生アンテナが寄生リアクタと接続され、複数の寄生アンテナからアクティブアンテナへの距離は同じであり、隣接する寄生アンテナの間のラジアンは360/M度であり、寄生リアクタは、アクティブアンテナに関して鏡面対称であるいずれか一対の寄生アンテナのリアクタンス値が異なり、アクティブアンテナに関して鏡面対称である残りの対の寄生アンテナのリアクタンス値がそれぞれ等しくなるようにリアクタンス制御回路で調節される。調節可能な寄生リアクタンスがダブルストリーム多重化のために導入される。
2016503259.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一無線周波数のダブルストリーム送信装置であって、
無線周波数リンクと、リアクタンス制御回路と、寄生リアクタと、アクティブアンテナと、2より大きな偶数であるM個の寄生アンテナとを備えており、
前記無線周波数リンクは、無線周波数信号を生成するように構成され、
前記アクティブアンテナは前記無線周波数リンクと接続され、前記寄生アンテナはそれぞれが前記寄生リアクタと接続され、それぞれの寄生アンテナから前記アクティブアンテナへの距離は同じであり、隣接する寄生アンテナの間のラジアンは
【数１】
2016503259.tif 000146
度であり、
前記アクティブアンテナに関して鏡面対称であるいずれか一対の寄生アンテナのリアクタンス値が異なり、前記アクティブアンテナに関して鏡面対称である残りの対の寄生アンテナのリアクタンス値がそれぞれ等しくなるように、前記寄生リアクタは、前記リアクタンス制御回路によって調節可能である、装置。
【請求項２】
データストリームs1が、送信のために、前記無線周波数回路を通じて前記アクティブアンテナ上にロードされ、
前記リアクタンス制御回路は、
【数２】
2016503259.tif 000147
を実現可能とするため、前記アクティブアンテナに関して鏡面対称であるi番目の対の寄生アンテナの前記リアクタンス値が異なり、前記残りの寄生アンテナの前記リアクタンス値がそれぞれ等しくなるように、データストリームs2およびs1の2つの経路の入力に従って前記それぞれの寄生アンテナの前記リアクタンス値を調節し、Riは調節係数を表し、パラメータriは、基底関数B0(θ)およびBi(θ)の2つの経路の電力が等しいこと、すなわち
【数３】
2016503259.tif 000148
が成立することを保証するために用いられ、P(B0(θ))は基底関数B0(θ)の電力を表し、P(Bi(θ))は基底関数Bi(θ)の電力を表し、B0(θ)およびBi(θ)は前記アンテナの遠電磁場(far fields)に対して展開された直交波形基底関数の2つの経路をそれぞれ表す、請求項1に記載の装置。
【請求項３】
前記リアクタンス制御回路は、更に、前記アクティブアンテナに関して鏡面対称であるすべての対の寄生アンテナに対して、
【数４】
2016503259.tif 000149
のように設定するステップであって、jXiおよび
【数５】
2016503259.tif 000150
は、それぞれ、前記アクティブアンテナに関して鏡面対称であるi番目の対の寄生アンテナのリアクタンスを表し、L1およびL2は等しくないように設定されているリアクタンス値を表し、鏡面対称である前記残りの寄生アンテナに対応する前記リアクタンス値はそれぞれ等しく、よって、i番目の指向性図のパイロット情報であるpi(n)を受信端に送るために
【数６】
2016503259.tif 000151
が成立する、ステップと、次に、
【数７】
2016503259.tif 000152
のように設定するステップであって、鏡面対称である前記残りの寄生アンテナに対応する前記リアクタンス値はそれぞれ等しく、よって、前記i番目のミラー指向性図のパイロット情報である
【数８】
2016503259.tif 000153
を受信端に送るために
【数９】
2016503259.tif 000154
が成立する、ステップと、であるポーリング動作を実行するように構成されている、請求項2に記載の装置。
【請求項４】
前記受信端によってフィードバックされた最大チャネル容量の指向性図指数i*を受信するように構成された受信装置を更に備えており、前記指向性図指数i*は、それぞれの指向性図iとその鏡像とのチャネル情報を、前記受信端によって受信されたpi(n)および
【数１０】
2016503259.tif 000155
に従って推定するステップと、前記それぞれの指向性図iと前記その鏡像とに対応する2つの基底関数のチャネル情報を計算し、前記それぞれの指向性図iのチャネル容量を取得して最適なチャネル容量の指向性図指数i*を取得するステップとによって、取得され、前記pi(n)は、i番目の指向性図iのパイロット情報を表し、
【数１１】
2016503259.tif 000156
はi番目のミラー指向性図の前記パイロット情報を表す、請求項3に記載の装置。
【請求項５】
前記リアクタンス制御回路は、更に、
【数１２】
2016503259.tif 000157
および
【数１３】
2016503259.tif 000158
を、
【数１４】
2016503259.tif 000159
を実現可能とするために、前記受信端と入力データs1およびs2の前記2つの経路とからの最大チャネル容量の前記指向性図指数i*に従って調節するように構成されている、請求項4に記載の装置。
【請求項６】
単一無線周波数のダブルストリーム送信装置の使用方法であって、
無線周波数リンクと接続されたアクティブアンテナと、無線周波数リンクと、リアクタンス制御回路と、寄生リアクタと、アクティブアンテナと、2より大きな偶数であるM個の寄生アンテナとを備えている前記単一無線周波数のダブルストリーム送信装置を取得するステップであって、前記アクティブアンテナは前記無線周波数リンクと接続され、前記寄生アンテナはそれぞれが前記寄生リアクタと接続され、それぞれの寄生アンテナから前記アクティブアンテナへの距離は同じであり、隣接する寄生アンテナの間のラジアンは
【数１５】
2016503259.tif 000160
度である、ステップと、
前記アクティブアンテナに関して鏡面対称であるいずれか一対の寄生アンテナのリアクタンス値が異なり、前記アクティブアンテナに関して鏡面対称である残りの対の寄生アンテナのリアクタンス値がそれぞれ等しくなるように、前記寄生リアクタを、前記リアクタンス制御回路を通じて調節するステップと、
を含む方法。
【請求項７】
データストリームs1を、送信のために、前記無線周波数回路を通じて前記アクティブアンテナ上にロードするステップと、
【数１６】
2016503259.tif 000161
を実現可能とするため、前記アクティブアンテナに関して鏡面対称であるi番目の対の寄生アンテナの前記リアクタンス値が異なり、残りの寄生アンテナのリアクタンス値がそれぞれ等しくなるように、データストリームs2およびs1の2つの経路の入力に従って、前記寄生アンテナのリアクタンス値を、前記リアクタンス制御回路を通じて調節するステップであって、Riは調節係数を表し、パラメータriは、基底関数B0(θ)およびBi(θ)の2つの経路の電力が等しいこと、すなわち
【数１７】
2016503259.tif 000162
が成立することを保証するために用いられ、P(B0(θ))は基底関数B0(θ)の電力を表し、P(Bi(θ))は基底関数Bi(θ)の電力を表し、B0(θ)およびBi(θ)は前記アンテナの遠電磁場に対して展開された直交波形基底関数の2つの経路をそれぞれ表す、ステップと、
を更に含む、請求項6に記載の方法。
【請求項８】
前記リアクタンス制御回路を用いることにより、前記アクティブアンテナに関して鏡面対称であるすべての対の寄生アンテナに対してポーリング動作を実行するステップ、すなわち、
【数１８】
2016503259.tif 000163
のように設定するステップであって、jXiおよび
【数１９】
2016503259.tif 000164
は、それぞれ、送信端に関して鏡面対称であるi番目の対の寄生アンテナのリアクタンスを表し、L1およびL2は等しくないように設定されているリアクタンス値を表し、鏡面対称である残りの寄生アンテナに対応するリアクタンス値はそれぞれ等しく、よって、i番目の指向性図iのパイロット情報であるpi(n)を受信端に送るために
【数２０】
2016503259.tif 000165
が成立する、ステップと、次に、
【数２１】
2016503259.tif 000166
のように設定するステップであって、鏡面対称である前記残りの寄生アンテナに対応する前記リアクタンス値はそれぞれ等しく、よって、i番目のミラー指向性図のパイロット情報である
【数２２】
2016503259.tif 000167
を受信端に送るために
【数２３】
2016503259.tif 000168
が成立する、ステップとを実行するステップを更に含む、請求項7に記載の方法。
【請求項９】
前記受信端によってフィードバックされた最大チャネル容量の指向性図指数i*を、受信装置を経由して受信するステップを更に含んでおり、前記指向性図指数i*は、それぞれの指向性図iとその鏡像とのチャネル情報を、前記受信端によって受信されたpi(n)および
【数２４】
2016503259.tif 000169
に従って推定するステップと、前記それぞれの指向性図iと前記その鏡像とに対応する2つの基底関数のチャネル情報を計算し、前記それぞれの指向性図iのチャネル容量を取得して、最適なチャネル容量の指向性図指数i*を取得するステップとによって、取得され、pi(n)は、前記i番目の指向性図iのパイロット情報を表し、
【数２５】
2016503259.tif 000170
は前記i番目のミラー指向性図のパイロット情報を表す、請求項8に記載の方法。
【請求項１０】
前記リアクタンス制御回路により、
【数２６】
2016503259.tif 000171
および
【数２７】
2016503259.tif 000172
を、
【数２８】
2016503259.tif 000173
を実現可能とするために、前記受信端と入力データs1およびs2の前記2つの経路とからの前記最大チャネル容量の前記指向性図指数i*に従って調節するステップを更に含む、請求項9に記載の方法。
【請求項１１】
受信端と送信端とを備えており、前記送信端は請求項1から5のいずれか一項に記載の単一無線周波数のダブルストリーム送信装置である単一無線周波数のダブルストリーム送信のアンテナシステムであって、
前記受信端は、2つのアクティブアンテナを少なくとも備えており、前記アクティブアンテナは前記無線周波数リンクと接続されている、アンテナシステム。
【請求項１２】
前記送信端が請求項5に記載された単一無線周波数のダブルストリーム送信装置である場合には、
前記受信端が、それぞれの指向性図iとその鏡像とのチャネル情報を、前記送信端から受信されたpi(n)および
【数２９】
2016503259.tif 000174
に従って推定し、前記それぞれの指向性図iと前記その鏡像とに対応する2つの基底関数のチャネル情報を計算し、前記指向性図iのチャネル容量を取得して、最適なチャネル容量の指向性図指数i*を取得するように構成されており、pi(n)は、i番目の指向性図iのパイロット情報を表し、
【数３０】
2016503259.tif 000175
はi番目のミラー指向性図のパイロット情報を表す、請求項11に記載のアンテナシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信の技術分野に関し、詳しくは、単一無線周波数のダブルストリーム送信装置、使用方法およびアンテナシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
MIMO(マルチ入力およびマルチ出力)技術を採用することにより、追加的な空間的自由度を生じさせて、システム容量を指数関数的に増加させることが可能である。理論および実践によると、送信および受信アンテナの個数を線形的に増加させることにより、MIMOシステム容量もまた線形的に増加し、よって、周波数スペクトルの利用効率が著しく向上する。従って、MIMO技術は、例えば、Wi-Fi(Wireless Fidelity)、WCDMA(登録商標)(Wideband Code Division Multiple Access)、LTE(long Term Evolution)などの既存のワイヤレス通信システムにおいて、広く用いられてきている。
【０００３】
しかし、従来型のMIMO技術の場合、異なるデータストリームを異なるアンテナ上で送信するために、それぞれのアンテナが1つのRF(無線周波数)リンクを必要とすることが必須であり、コストは比較的高い。他方で、ワイヤレスチャネルの独立したフェージング特性(すなわち、チャネル行列がよい状態であること)を保証するためには、送信アンテナの間の波長が、最小で0.5波長であることが保証されなければならない。しかし、サイズに敏感ないくつかのデバイス(例えば、ミニチュア端末)の場合には、従来型のMIMO技術の適用範囲は、限定されている。コストおよびサイズの問題を解決するために、ある技術者が、通常はSingle RF MIMO(単一無線周波数MIMO)技術と称される、ESPAR(Electronically Steerable Parasitic Array Radiator)アンテナに基づいた新たなMIMO技術を提案している。このESPARアンテナは、以下の特徴を含む。すなわち、第1に、1つのアクティブアンテナと複数の寄生アンテナとから構成されており、ただ1つのRFリンクが必要とされることで、コストが低くなり、構造も単純になる。第2に、1つのデータストリームがアクティブアンテナ上で送信され、残りのデータストリームは寄生アンテナとアクティブアンテナとの結合された電磁場によって送信されるために、複数のデータストリームを同時に送信され得る。第3に、複数のアンテナの間の距離が1/2波長よりも小さい場合であっても、チャネルのよい独立のフェージング特性が依然として保証されるために、空間的に小型のデバイスにも適している。一般的に、単一RFのMIMO技術は、上で述べたMIMO技術の2つの適用上の短所を効果的に回避する。
【０００４】
ESPARアンテナはM+1個のユニットから構成され、1つのユニットはアクティブアンテナでありRFリンクと接続されており、残りのM個のユニットは寄生アンテナアレイを形成しそれぞれが制御された負荷と接続されている。既存の単一RFのMIMO技術について、例として、3つのユニットを備えたESPARアンテナと共に、以下で簡単に説明される。
【０００５】
図1に示されているように、3つのユニットを備えたESPARアンテナにおいては、中央にあり黒色に塗られている円筒型のアンテナがアクティブアンテナであり、RFリンクと接続されており、残りの2つのアンテナは寄生アンテナであって、寄生リアクタと接続されている。なお、ここで、寄生リアクタンスの値は、制御回路によって制御される。アクティブアンテナとそれぞれの寄生アンテナとの間の距離をdと仮定し、データストリームs1が、送信のために、RFリンクを経由してアクティブアンテナにロードされる。他方で、データストリームs2の別の経路が、アクティブアンテナとそれぞれの寄生アンテナとの間の相互結合電磁場を調節するために、s1と結合された制御回路を経由して、寄生アンテナのリアクタンス値を調節するのに用いられ、最終的に、データストリームs2が送信される。送信指向性図G(θ)は、次のようにモデル化され得る。
G(θ) = gisol(θ)*AF
= gisol(θ)*a(θ)*i
= gisol(θ)*[1e-jkdcos(θ-0)e-jkdcos(θ-π)][I0I1I2]T
= gisol(θ)*[1e-jkdcos(θ)ejkdcos(θ)][I0I1I2]T
【０００６】
上述の数式において、gisol(θ)は、アンテナが1つだけ存在するときの送信指向性図を表す。更に、
AFは、アンテナのアレイファクタを表し、
k=2π/λにおいて、λは、波長を表し、
dは、アクティブアンテナと寄生アンテナとの間の間隔を表し、
θは、放射の放出角度を表し、
I0,I1,I2は、順に、3つのアンテナの電流を表す。
【０００７】
オイラーの公式を用いて展開すると、
【０００８】
【数１】
2016503259.tif 000003
【０００９】
が得られる。この数式において、散乱体が十分であり、c≒0.9612として
【００１０】
【数２】
2016503259.tif 000004
【００１１】
であり、B0(θ)⊥B1(θ)であるときには、
【００１２】
【数３】
2016503259.tif 000005
【００１３】
が成立する。従って、アレイファクタAFを、斜方晶的な基底関数B0(θ)およびB1(θ)の2つの経路の線形結合として表すことができ、アレイファクタAFは、更に、
【００１４】
【数４】
2016503259.tif 000006
【００１５】
のように簡略化され得る。ここで、
【００１６】
【数５】
2016503259.tif 000007
【００１７】
は、送信されたデータストリームの第1の経路を表し、I0を調節することによって、変調される。係数1は、
【００１８】
【数６】
2016503259.tif 000008
【００１９】
のように調節され、
【００２０】
【数７】
2016503259.tif 000009
【００２１】
および
【００２２】
【数８】
2016503259.tif 000010
【００２３】
の値は、jX1およびjX2を制御することによって制御され、
【００２４】
【数９】
2016503259.tif 000011
【００２５】
が成立する。パラメータrは、基底関数の電力を平衡させるために用いられ、r=3.67であるときには、P(B0(θ))=r2(B1(θ))である。よって、AF=s1B0(θ)+rs2B1(θ)である。
他方で、
【００２６】
【数１０】
2016503259.tif 000012
【００２７】
および
【００２８】
【数１１】
2016503259.tif 000013
【００２９】
は、次の方法によって計算され得る。
V0=I0Z00+I1Z01+I2Z02
-jI1X1=I0Z10+I1Z11+I2Z12          (1)
-jI1X2=I0Z20+I1Z21+I2Z22
これらの数式を(1)と称するが、(1)において、i=0,1,2として、Ziiは、3つのアンテナの自己インピーダンスを表す。i≠jとして、Zijは、アンテナiとアンテナjとの相互インピーダンスを表す。ここで、
【００３０】
【数１２】
2016503259.tif 000014
【００３１】
が、式(1)から得られる。
【００３２】
式(2)および式(3)から分かるようにs2/s1が、s1およびs2の入力に従って得られ、jX1およびjX2が、
【００３３】
【数１３】
2016503259.tif 000015
【００３４】
および
【００３５】
【数１４】
2016503259.tif 000016
【００３６】
を変更するように調節されて、
【００３７】
【数１５】
2016503259.tif 000017
【００３８】
が得られる。従って、2つのデータストリームが、同時に送信される。
【００３９】
BPSK(バイナリ位相シフトキーイング)変調
s2およびs1が集合{-1,1}において選択されるため、それらの比であるs2/s1は集合{-1,1}において選択される。jX1およびjX2が、それぞれ、-100jから-0.4jまで変化し、最小ステップのサイズが-0.2jであり、r=3.67であるときに振幅偏位が
【００４０】
【数１６】
2016503259.tif 000018
【００４１】
を満たし、角度偏位が
【００４２】
【数１７】
2016503259.tif 000019
【００４３】
を満たすと仮定される場合に、網羅的サーチが停止すると、表1に示されている対応する寄生リアクタンス結合値が出力される(注意:網羅的サーチは1回だけ実行されるが、その理由は、このサーチがチャネル性能と無関係であるからである)。
【００４４】
【表１】
2016503259.tif 000020
【００４５】
QPSK(直交位相シフトキーイング)
s2およびs1が集合{1+j,-1+j,-1-j,-1+j}において選択されるため、それらの比であるs2/s1は集合{1,-1,j,-j}において選択される。jX1およびjX2が、それぞれ、-100jから-0.4jまで変化し、最小ステップのサイズが-0.2jであり、r=3.67であるときに振幅偏位が
【００４６】
【数１８】
2016503259.tif 000021
【００４７】
を満たし、角度偏位が
【００４８】
【数１９】
2016503259.tif 000022
【００４９】
を満たすと仮定される場合に、網羅的サーチが停止すると、表2に示されている対応する寄生リアクタンス結合値が出力される。
【００５０】
【表２】
2016503259.tif 000023
【００５１】
16QAM変調(16個のシンボルの直交振幅変調)
図2(a)、図2(b)および図3を参照すると、s1またはs2のコンステレーション点が図2(a)で選択され、それに対応して、s2/s1の52個のコンステレーション点が、図2(b)に示され得る。jX1およびjX2が、それぞれ、-100jから-0.4jまで変化し、最小ステップのサイズが-0.2jであり、r=3.67であるときに振幅偏位が
【００５２】
【数２０】
2016503259.tif 000024
【００５３】
を満たし、角度偏位が
【００５４】
【数２１】
2016503259.tif 000025
【００５５】
を満たすと仮定される場合に、網羅的サーチが停止すると、図3に示されているように、R1/3.67のコンステレーション点が得られる。この図から理解されることであるが、振幅偏位と角度偏位とをそれぞれ満足する対応の寄生リアクタンスの組合せを発見することができない点が8つ存在する。たとえr=2.5である場合でも、この時点では、基底関数の電力配分は、P(B0(θ))>r2P(B1(θ))であって、著しく異なっている。そして、この時点では、4つのコンステレーション点の対応する寄生リアクタンスの組合せを発見することができなかったということが、シミュレーションから依然として見いだされ得る。図2(b)では、横方向および縦方向の分布は、同相成分(同相)および直交成分(直交)である。図2(a)、図2(b)、図3、図5および図6では、三角形はR1/3.67のコンステレーション点であり、アステリスクはs2/s1のコンステレーション点であり、これらは、以下の実施形態では、繰り返し図解されることはない。以上の解析から理解できるのは、開ループ単一RFのMIMO送信プロセスでは、同じ電力が基底関数に対して配分されるときに、システム容量が最適であるということである。従って、単一RFのMIMOの(例えば、16QAM変調のような)高次の変調において、52個のコンステレーション点に対応する寄生リアクタンスの組合せを見つけるためには、第1の基底関数に配分される電力は、第2の基底関数の電力よりもはるかに大きく、それによって、システム容量が大きく低下する。同様の解析が、16PSK変調でも存在する。従来技術においては、単一RFのMIMOの高次変調をサポートできなかった。文献においては、3つのソリューションが提案されているが、様々な問題が依然として存在する。第1に、調節可能な負の抵抗値が導入されるが、これは、システムの安定性を破壊する。第2に、調節可能な正の抵抗値が導入されるが、これは、システムの電力の一部を散逸させる。第3に、事前符号化が導入されるが、これは、送信機または受信機の計算上の負担を悪化させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００５６】
本発明の実施形態は、単一無線周波数のダブルストリーム送信装置、使用方法およびアンテナシステムを提供するが、これらは、ダブルストリーム多重化により単一RFのMIMOの高次変調を達成するために用いられる。
【課題を解決するための手段】
【００５７】
ある態様では、本発明の実施形態は、単一無線周波数のダブルストリーム送信装置であって、
無線周波数リンクと、リアクタンス制御回路と、寄生リアクタと、アクティブアンテナと、2より大きな偶数であるM個の寄生アンテナとを含み、
無線周波数リンクは、無線周波数信号を生成するように構成され、
アクティブアンテナは無線周波数リンクと接続され、寄生アンテナはそれぞれが寄生リアクタと接続され、それぞれの寄生アンテナからアクティブアンテナへの距離は同じであり、隣接する寄生アンテナの間のラジアンは
【００５８】
【数２２】
2016503259.tif 000026
【００５９】
度であり、
アクティブアンテナに関して鏡面対称であるいずれか一対の寄生アンテナのリアクタンス値が異なり、アクティブアンテナに関して鏡面対称である残りの対の寄生アンテナのリアクタンス値がそれぞれ等しくなるように、寄生リアクタは、リアクタンス制御回路によって調節可能である、装置を提供する。
【００６０】
第1の可能な実装方式では、データストリームs1が、送信のために、無線周波数回路を通じてアクティブアンテナ上にロードされ、
リアクタンス制御回路は、
【００６１】
【数２３】
2016503259.tif 000027
【００６２】
を実現可能とするため、アクティブアンテナに関して鏡面対称であるi番目の対の寄生アンテナのリアクタンス値が異なり、残りの寄生アンテナのリアクタンス値がそれぞれ等しくなるように、データストリームs2およびs1の2つの経路の入力に従って、それぞれの寄生アンテナのリアクタンス値を調節する。ここで、Riは調節係数を表し、パラメータriは、基底関数B0(θ)およびBi(θ)の2つの経路の電力が等しいこと、すなわち
【００６３】
【数２４】
2016503259.tif 000028
【００６４】
が成立することを保証するために用いられ、P(B0(θ))は基底関数B0(θ)の電力を表し、P(Bi(θ))は基底関数Bi(θ)の電力を表し、B0(θ)およびBi(θ)はアンテナの遠電磁場に対して展開された直交波形基底関数の2つの経路をそれぞれ表す。
【００６５】
第1の態様の第1の可能な実装方式との組合せにおいては、第2の可能な実装方式では、リアクタンス制御回路は、更に、アクティブアンテナに関して鏡面対称であるすべての寄生アンテナに対して、jXi=L1および
【００６６】
【数２５】
2016503259.tif 000029
【００６７】
のように設定するステップであって、jXiおよび
【００６８】
【数２６】
2016503259.tif 000030
【００６９】
は、それぞれ、アクティブアンテナに関して鏡面対称であるi番目の対の寄生アンテナのリアクタンス値を表し、L1およびL2は等しくないように設定されているリアクタンス値を表し、鏡面対称である残りの寄生アンテナに対応するリアクタンス値はそれぞれ等しく、よって、i番目の指向性図iのパイロット情報であるpi(n)を受信端に送るために
【００７０】
【数２７】
2016503259.tif 000031
【００７１】
が成立する、ステップと、次に、jXi=L2および
【００７２】
【数２８】
2016503259.tif 000032
【００７３】
のように設定するステップであって、鏡面対称である残りの寄生アンテナに対応するリアクタンス値はそれぞれ等しく、よって、i番目の指向性図のパイロット情報であるpi(n)を受信端に送るために
【００７４】
【数２９】
2016503259.tif 000033
【００７５】
が成立する、ステップと、であるポーリング動作を実行するように構成されている。
【００７６】
第1の態様の第2の可能な実装方式との組合せにおいては、第3の可能な実装方式では、受信装置が、受信端によってフィードバックされた最大チャネル容量の指向性図指数i*を受信するように構成されており、指向性図指数i*は、それぞれの指向性図iとその鏡像とのチャネル情報を、受信端によって受信されたpi(n)および
【００７７】
【数３０】
2016503259.tif 000034
【００７８】
に従って推定するステップと、それぞれの指向性図iとその鏡像とに対応する2つの基底関数のチャネル情報を計算し、それぞれの指向性図iのチャネル容量を取得して、最適なチャネル容量の指向性図指数i*を取得するステップと、によって取得される。ここで、pi(n)は、i番目の指向性図iのパイロット情報を表し、
【００７９】
【数３１】
2016503259.tif 000035
【００８０】
はi番目のミラー指向性図のパイロット情報を表す。
【００８１】
第1の態様の第3の可能な実装方式との組合せにおいて、第4の可能な実装方式では、リアクタンス制御回路は、更に、
【００８２】
【数３２】
2016503259.tif 000036
【００８３】
および
【００８４】
【数３３】
2016503259.tif 000037
【００８５】
を、
【００８６】
【数３４】
2016503259.tif 000038
【００８７】
を実現可能とするために、受信端と入力データs1およびs2の2つの経路とからの最大チャネル容量の指向性図指数i*に従って調節するように構成されている。
【００８８】
第2の態様では、本発明の実施形態は、単一無線周波数のダブルストリーム送信装置の使用方法であって、
無線周波数リンクと接続されたアクティブアンテナと、無線周波数リンクと、リアクタンス制御回路と、寄生リアクタと、アクティブアンテナと、2より大きな偶数であるM個の寄生アンテナとを含む単一無線周波数のダブルストリーム送信装置を取得するステップであって、アクティブアンテナは無線周波数リンクと接続され、寄生アンテナはそれぞれが寄生リアクタと接続され、それぞれの寄生アンテナからアクティブアンテナへの距離は同じであり、隣接する寄生アンテナの間のラジアンは
【００８９】
【数３５】
2016503259.tif 000039
【００９０】
度である、ステップと、
アクティブアンテナに関して鏡面対称であるいずれか一対の寄生アンテナのリアクタンス値が異なり、アクティブアンテナに関して鏡面対称である残りの対の寄生アンテナのリアクタンス値がそれぞれ等しくなるように、寄生リアクタを、リアクタンス制御回路を通じて調節するステップと、を含む適用方法を提供する。
【００９１】
第2の態様の実装方式との組合せでは、第1の可能な実装方式において、この方法は、
データストリームs1を、送信のために、無線周波数回路を通じてアクティブアンテナ上にロードするステップと、
【００９２】
【数３６】
2016503259.tif 000040
【００９３】
を実現可能とするため、アクティブアンテナに関して鏡面対称であるi番目の対の寄生アンテナのリアクタンス値が異なり、残りの寄生アンテナのリアクタンス値がそれぞれ等しくなるように、データストリームs2およびs1の2つの経路の入力に従って、寄生アンテナのリアクタンス値を、前記リアクタンス制御回路を通じて調節するステップであって、Riは調節係数を表し、パラメータriは、基底関数B0(θ)およびBi(θ)の2つの経路の電力が等しいこと、すなわち
【００９４】
【数３７】
2016503259.tif 000041
【００９５】
が成立することを保証するために用いられ、P(B0(θ))は基底関数B0(θ)の電力を表し、P(Bi(θ))は基底関数Bi(θ)の電力を表し、B0(θ)およびBi(θ)はアンテナの遠電磁場に対して展開された直交波形基底関数の2つの経路をそれぞれ表す、ステップと、を更に含む。
【００９６】
第2の態様の第1の実装方式との組合せでは、第2の可能な実装方式において、この方法は、
リアクタンス制御回路を用いることにより、アクティブアンテナに関して鏡面対称であるすべての対の寄生アンテナに対してポーリング動作を実行するステップ、すなわち、jXi=L1および
【００９７】
【数３８】
2016503259.tif 000042
【００９８】
のように設定するステップであって、jXiおよび
【００９９】
【数３９】
2016503259.tif 000043
【０１００】
は、それぞれ、送信端に関して鏡面対称であるi番目の対の寄生アンテナのリアクタンス値を表し、L1およびL2は等しくないように設定されているリアクタンス値を表し、鏡面対称である残りの寄生アンテナに対応するリアクタンス値はそれぞれ等しく、よって、i番目の指向性図iのパイロット情報であるpi(n)を受信端に送るために
【０１０１】
【数４０】
2016503259.tif 000044
【０１０２】
が成立する、ステップと、次に、jXi=L2および
【０１０３】
【数４１】
2016503259.tif 000045
【０１０４】
のように設定するステップであって、鏡面対称である残りの寄生アンテナに対応するリアクタンス値はそれぞれ等しく、よって、i番目のミラー指向性図のパイロット情報である
【０１０５】
【数４２】
2016503259.tif 000046
【０１０６】
を受信端に送るために
【０１０７】
【数４３】
2016503259.tif 000047
【０１０８】
が成立する、ステップとを実行するステップを更に含む。
【０１０９】
第2の態様の第2の実装方式との組合せでは、第3の可能な実装方式において、受信端によってフィードバックされた最大チャネル容量の指向性図指数i*が、受信装置を経由して受信される。ここで、指向性図指数i*は、それぞれの指向性図iとその鏡像とのチャネル情報を、受信端によって受信されたpi(n)および
【０１１０】
【数４４】
2016503259.tif 000048
【０１１１】
に従って推定するステップと、それぞれの指向性図iとその鏡像とに対応する2つの基底関数のチャネル情報を計算し、それぞれの指向性図iのチャネル容量を取得して、最適なチャネル容量の指向性図指数i*を取得するステップとによって、取得される。なお、pi(n)は、i番目の指向性図iのパイロット情報を表し、
【０１１２】
【数４５】
2016503259.tif 000049
【０１１３】
はi番目のミラー指向性図のパイロット情報を表す。
【０１１４】
第2の態様の第3の実装方式との組合せでは、第4の可能な実装方式において、リアクタンス制御回路により、
【０１１５】
【数４６】
2016503259.tif 000050
【０１１６】
および
【０１１７】
【数４７】
2016503259.tif 000051
【０１１８】
が、
【０１１９】
【数４８】
2016503259.tif 000052
【０１２０】
とするために、受信端と入力データs1およびs2の2つの経路とからの最大チャネル容量の指向性図指数i*に従って、調節される。
【０１２１】
第3の態様では、本発明のある実施形態は、受信端と送信端とを備えており、送信端が本発明の実施形態によって提供されるいずれかの単一無線周波数のダブルストリーム送信装置である単一無線周波数のダブルストリーム送信装置のアンテナシステムであって、
受信端が、2つのアクティブアンテナを少なくとも備えており、アクティブアンテナは無線周波数リンクと接続されている、アンテナシステムを提供する。
【０１２２】
第3の態様の実装方式との組合せでは、第1の可能な実装方式において、送信端が請求項5に記載された単一無線周波数のダブルストリーム送信装置である場合には、
受信端が、それぞれの指向性図iとその鏡像とのチャネル情報を、送信端から受信されたpi(n)および
【０１２３】
【数４９】
2016503259.tif 000053
【０１２４】
に従って推定し、それぞれの指向性図iとその鏡像とに対応する基底関数のチャネル情報を計算し、指向性図iのチャネル容量を取得して、最適なチャネル容量のそれぞれの指向性図指数i*を取得するように構成されている。ここで、pi(n)は、i番目の指向性図iのパイロット情報を表し、
【０１２５】
【数５０】
2016503259.tif 000054
【０１２６】
はi番目のミラー指向性図のパイロット情報を表す。
【０１２７】
上述した技術的ソリューションから理解可能なことであるが、本発明の実施形態は、以下の長所を有する。すなわち、調節可能な寄生リアクタンスの追加的自由度が、ダブルストリーム多重化を達成するために導入され、それによって、単一RFのMIMOの高次の変調が達成されるという長所である。このソリューションでは、負の抵抗値または正の抵抗値が導入される必要がなく、事前符号化も導入される必要がないことにより、高次の変調を達成しながら、システム安定性が保証され、システム電力が節約され、計算上の負担も回避される。
【０１２８】
本発明の実施形態における技術的ソリューションをより明確に例証するために、実施形態に関する説明において必要とされる添付の図面に関する簡単な紹介が、以下において与えられる。明らかに、添付の図面は、以下の説明における本発明の実施形態の僅かな一部に過ぎず、添付の図面に基づくならば、他の図面も、いかなる創造的な努力も伴うことなく、当業者によって取得され得る。
【図面の簡単な説明】
【０１２９】
【図１】3つのユニットを伴うESPARアンテナの構造の概略図である。
【図２（ａ）】16QAM変調の間の、s1およびs2の概略的なコンステレーション図である。
【図２（ｂ）】16QAM変調の間の、s2/s1の52個のコンステレーション点の概略図である。
【図３】R1/3.67のコンステレーション点の概略図である。
【図４】本発明の実施形態における、5つのユニットを備えたESPARダイポールアレイの構造に関する概略図である。
【図５】本発明の実施形態における、16QAM変調の間の、R1/3.67のコンステレーション点の概略図である。
【図６】本発明の実施形態における、16PSK変調の間の、R1/3.67のコンステレーション点の概略図である。
【図７】本発明の実施形態における方法の流れ図である。
【図８】本発明の実施形態におけるアンテナシステムの構造に関する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０１３０】
本発明の目的、技術的ソリューションおよび長所を明確にするため、以下では、本発明に関する更に詳細な説明が、添付の図面を参照して、与えられる。明らかに、ここで説明される実施形態は、単に部分的なものであって、本発明の実施形態の全体ではない。本発明のこれらの実施形態に基づいて、当業者によって、いかなる創造的な努力も伴わずに得られる他の実施形態のすべてが、本発明の保護範囲に含まれる。
【０１３１】
本発明のある実施形態は、図4に示されている単一無線周波数のダブルストリーム送信装置であって、
無線周波数リンクと、リアクタンス制御回路と、寄生リアクタと、アクティブアンテナ(図4では、黒色の円筒型ダイポールアンテナ)と、2より大きな偶数であるM個の寄生アンテナ(図4では、アクティブアンテナを包囲しており、白色の円筒型ダイポールアンテナ)とを含む。無線周波数リンクは、無線周波数信号を生成し得る。ここで注意すべきであるが、図4に示されているそれぞれのアンテナの物理的形状は単に概略的なものであって、本発明の実施形態に対する限定として理解されるべきではない。また、それぞれのアンテナの物理的形状は、モノポールアンテナ、パッチアンテナなどでもかまわない。図4では、M=4であるように示されているが、実際には、Mは2よりも大きな偶数であり得るのであって、図4におけるMの個数の例は、本発明の実施形態に対する限定として理解されるべきではない。本発明の実施形態におけるソリューションの原理に関して、また、図4を例として考えることによって、どのような理由で対応する技術的努力が達成され得るかに関して、詳細な例証が、以下の実施形態において、与えられる。
【０１３２】
アクティブアンテナは無線周波数リンクと接続され、寄生アンテナはそれぞれが寄生リアクタと接続され、それぞれの寄生アンテナからアクティブアンテナへの距離は同じであり、隣接する寄生アンテナの間のラジアンは
【０１３３】
【数５１】
2016503259.tif 000055
【０１３４】
度であり、
アクティブアンテナに関して鏡面対称であるいずれか一対の寄生アンテナのリアクタンス値が異なり、アクティブアンテナに関して鏡面対称である残りの対の寄生アンテナのリアクタンス値がそれぞれ等しくなるように、寄生リアクタは、リアクタンス制御回路によって調節可能である。
【０１３５】
上述の実施形態において、調節可能な寄生リアクタンスの追加的自由度が、ダブルストリーム多重化を達成するために導入され、それによって、単一RFのMIMOの高次の変調が達成される。このソリューションでは、負の抵抗値または正の抵抗値が導入される必要がなく、事前符号化も導入される必要がないことにより、高次の変調を達成しながら、システム安定性が保証され、システム電力が節約され、計算上の負担も回避される。上述の努力の実証に関するより詳細な例証が、以下の実施形態に関する例において、与えられる。
【０１３６】
より詳しくは、上述した装置においては、データストリームs1が、送信のために、無線周波数信号を生成する無線周波数回路を通じてアクティブアンテナ上にロードされる。
リアクタンス制御回路は、
【０１３７】
【数５２】
2016503259.tif 000056
【０１３８】
を実現可能とするため、アクティブアンテナに関して鏡面対称であるi番目の対の寄生アンテナのリアクタンス値が異なり、残りの寄生アンテナのリアクタンス値がそれぞれ等しくなるように、データストリームs2およびs1の2つの経路の入力に従って、それぞれの寄生アンテナのリアクタンス値を調節する。ここで、Riは調節係数を表し、パラメータriは、基底関数B0(θ)およびBi(θ)の2つの経路の電力が等しいこと、すなわち
【０１３９】
【数５３】
2016503259.tif 000057
【０１４０】
が成立することを保証するために用いられ、P(B0(θ))は基底関数B0(θ)の電力を表し、P(Bi(θ))は基底関数Bi(θ)の電力を表し、B0(θ)およびBi(θ)はアンテナの遠電磁場に対して展開された直交波形基底関数の2つの経路を、それぞれ表す。
【０１４１】
本発明のある実施形態は、更に、指向性図のダイバーシティ利得を得るために、上述したアンテナの実装方式を、以下のように提供する。
リアクタンス制御回路は、更に、アクティブアンテナに関して鏡面対称であるすべての寄生アンテナに対して、jXi=L1および
【０１４２】
【数５４】
2016503259.tif 000058
【０１４３】
のように設定するステップであって、jXiおよび
【０１４４】
【数５５】
2016503259.tif 000059
【０１４５】
は、それぞれ、アクティブアンテナに関して鏡面対称であるi番目の対の寄生アンテナのリアクタンスを表し、L1およびL2は等しくないように設定されているリアクタンス値を表し、鏡面対称である残りの寄生アンテナに対応するリアクタンス値はそれぞれ等しく、よって、i番目の指向性図のパイロット情報であるpi(n)を受信端に送るために
【０１４６】
【数５６】
2016503259.tif 000060
【０１４７】
が成立する、ステップと、次に、jXi=L2および
【０１４８】
【数５７】
2016503259.tif 000061
【０１４９】
のように設定するステップであって、鏡面対称である残りの寄生アンテナに対応するリアクタンス値はそれぞれ等しく、よって、i番目のミラー指向性図のパイロット情報である
【０１５０】
【数５８】
2016503259.tif 000062
【０１５１】
を受信端に送るために
【０１５２】
【数５９】
2016503259.tif 000063
【０１５３】
が成立する、ステップと、であるポーリング動作を実行するように構成されている。
【０１５４】
更に、上述の装置は、受信端によってフィードバックされた最大チャネル容量の指向性図指数i*を受信するように構成された受信装置を更に含む。指向性図指数i*は、それぞれの指向性図iとその鏡像とのチャネル情報を、受信端によって受信されたpi(n)および
【０１５５】
【数６０】
2016503259.tif 000064
【０１５６】
に従って推定するステップと、それぞれの指向性図iとその鏡像とに対応する2つの基底関数のチャネル情報を計算し、それぞれの指向性図iのチャネル容量を取得して、最適なチャネル容量の指向性図指数i*を取得するステップとによって、取得される。ここで、pi(n)は、i番目の指向性図iのパイロット情報を表し、
【０１５７】
【数６１】
2016503259.tif 000065
【０１５８】
はi番目のミラー指向性図のパイロット情報を表す。
【０１５９】
更に、送信端においてダイバーシティ利得を取得するソリューションは、より詳しくは以下の通りであり得る。
上述したリアクタンス制御回路は、更に、
【０１６０】
【数６２】
2016503259.tif 000066
【０１６１】
および
【０１６２】
【数６３】
2016503259.tif 000067
【０１６３】
を、
【０１６４】
【数６４】
2016503259.tif 000068
【０１６５】
を実現可能とするために、受信端と入力データs1およびs2の2つの経路とからの最大チャネル容量の指向性図指数i*に従って調節するように構成されている。
【０１６６】
【数６５】
2016503259.tif 000069
【０１６７】
および
【０１６８】
【数６６】
2016503259.tif 000070
【０１６９】
の調節における数学的表現の意味は、次の通りである、すなわち、上述した対の寄生アンテナのリアクタンス値が等しくならないように、i*に対応する1対の寄生アンテナの寄生リアクタンスである
【０１７０】
【数６７】
2016503259.tif 000071
【０１７１】
および
【０１７２】
【数６８】
2016503259.tif 000072
【０１７３】
を調節するステップと、上述した他の寄生アンテナにおいてアクティブアンテナに関して鏡面対称である寄生アンテナのリアクタンス値がそれぞれ等しくなるように、i*に対応する1対の寄生アンテナ以外の他の寄生アンテナのリアクタンスを調節するステップとを含む。本発明の実施形態におけるソリューションの原理に関して、また、図4を例として考えることによって、どのような理由で対応する技術的努力が達成され得るかに関して、詳細な例証が、以下の実施形態において、与えられる。
【０１７４】
図4に示されているように、それは、5つのユニットを備えたESPARダイポールアレイであり、1つのアクティブアンテナと4つの寄生アンテナとを含んでおり、寄生アンテナは、それぞれが対応する寄生リアクタjX1〜jX4と接続され、それぞれの寄生アンテナとアクティブアンテナとの間の距離はdであり、隣接する寄生アンテナの隣接するラジアンは90度である。5つのユニットを備えたESPARアンテナは、同時に3つのデータストリームを送信し得るが、従来技術における3つのユニットを備えたESPARアンテナと同じ問題、すなわち、基底関数の電力を均衡させられないという問題を有する。しかし、2つのデータストリームを送信するために用いられる場合には、5つのユニットを備えたESPARアンテナは、基底関数の電力を均衡させ得るだけでなく、リアクタンスの調整可能な範囲を縮小させることができるため、リアクタンス制御回路の複雑性を低下させる。特定の解析は、次の通りであり、5つのユニットを備えたESPARアンテナの送信マスタ図面G(θ)は、
【０１７５】
【数６９】
2016503259.tif 000073
【０１７６】
のように表現され得る。ここで、gisol(θ)は、ただ1つのアンテナが存在するときの送信指向性図を表し、更に、
AFは、アンテナのアレイファクタを表し、
k=2π/λにおいて、λは、波長を表し、
dは、アクティブアンテナと寄生アンテナとの間の間隔を表し、
θは、放射の放出角度を表し、
I0はアクティブアンテナの電流を表し、I1,I2,I3,I4は、それぞれ、寄生アンテナの電流を表す。
【０１７７】
このアレイファクタは、オイラーの公式を用いて更に展開することにより、
【０１７８】
【数７０】
2016503259.tif 000074
【０１７９】
が得られる。なお、上式において、
【０１８０】
【数７１】
2016503259.tif 000075
【０１８１】
であり、B2(θ)=sin(kdsin(θ))である。
【０１８２】
散乱体が十分であるときには、c≒0.9612とすると、B0(θ)⊥B1(θ)⊥B2(θ)であるときには、
【０１８３】
【数７２】
2016503259.tif 000076
【０１８４】
が成立する。従って、アレイファクタは、
【０１８５】
【数７３】
2016503259.tif 000077
【０１８６】
のように表現することができる。なお、式(4)では、データの第1の経路を送信するために、
【０１８７】
【数７４】
2016503259.tif 000078
【０１８８】
が用いられる。係数1は、データの第2の経路を送信するために、
【０１８９】
【数７５】
2016503259.tif 000079
【０１９０】
のように調節される。係数2は、データの第3の経路を送信するために、
【０１９１】
【数７６】
2016503259.tif 000080
【０１９２】
のように調節される。パラメータr1およびr2は、基底関数の第1の経路と、基底関数の第2の経路と、基底関数の第3の経路との電力を均衡させるために用いられる。
【０１９３】
【数７７】
2016503259.tif 000081
【０１９４】
をどのようにして解くかは、次に示す。
V0=I0Z00+I1Z01+I2Z02+I3Z03+I4Z04
-jI1X1=I0Z10+I1Z11+I2Z12+I3Z13+I4Z14
-jI2X2=I0Z20+I1Z21+I2Z22+I3Z23+I4Z24
-jI3X3=I0Z30+I1Z31+I2Z32+I3Z33+I4Z34
-jI4X4=I0Z40+I1Z41+I2Z42+I3Z43+I4Z44
ここで、i=0,1,2,3,4として、Ziiは、アンテナの自己インピーダンスを表す。i≠jとして、Zijは、アンテナiとアンテナjとの相互インピーダンスを表す。よって、次の
【０１９５】
【数７８】
2016503259.tif 000082
【０１９６】
が得られる。
【０１９７】
上述したように、5つのユニットを備えたESPARアンテナが3つのデータストリームを送信するのに用いられる場合には、電力の均衡を保証することができなかった。しかし、2つのデータストリームを送信するのに用いられる場合には、5つのユニットを備えたESPARアンテナは、電力の均衡を保証する条件の下で高次の変調を達成するために、追加的な自由度を提供し得るだけでなく、リアクタンス制御回路の複雑性も低減させることができる。jX3=jX4が保証されるときには、I3/I0=I4/I0という関係が成立し得ることを、式(5)から導くことが可能である。そして、この関係を数式(4)に代入することにより、
【０１９８】
【数７９】
2016503259.tif 000083
【０１９９】
を導くことができる。
【０２００】
以上の数式によると、5つのユニットを備えたESPARアンテナは、2つのデータストリームを同時に送信するのに用いられ得る。r1=3.67であるときには、基底関数の2つの経路の電力配分は同じ、すなわち、
【０２０１】
【数８０】
2016503259.tif 000084
【０２０２】
である。要約すると、この方法では、第3のデータストリームを除外するために、jX3=jX4が保証され、jX1,jX2およびjX3=jX4を調節することによって、I1/I0,I2/I0,I3/I0=I4/I0が調節されて、
【０２０３】
【数８１】
2016503259.tif 000085
【０２０４】
およびR2=0が得られる。第2のデータストリームを除外するために、同じ解析によってjX1=jX2を取得することができ、jX3,jX4およびjX1=jX2を調節することによって、I3/I0,I4/I0,I1/I0=I2/I0が調節され、R1=0および
【０２０５】
【数８２】
2016503259.tif 000086
【０２０６】
が得られる。次に、いくつかのタイプの変調の達成について、例証が与えられる。
【０２０７】
1.  16QAM変調:
jX1、jX2、jX3=jX4がそれぞれ-100jから-1jまで変化し、最小ステップのサイズが-1jであると仮定される。ここで、r=3.67であるときに、振幅偏位が
【０２０８】
【数８３】
2016503259.tif 000087
【０２０９】
を満足し、角度偏位が
【０２１０】
【数８４】
2016503259.tif 000088
【０２１１】
を満足する場合には、網羅的サーチは停止して、図5に示されているように、R1/3.67のコンステレーション点を得る。図5から理解できるように、これらのコンステレーション点は、基本的に、s2/s1と一致する。
【０２１２】
2.16PSK変調:
16PSK変調では、変化したパラメータは、単に、信号の位相であり、よって、s1またはs2のコンステレーション点は、実際には、s2/s1のコンステレーション点である。jX1、jX2、jX3=jX4がそれぞれ-100jから-1jまで変化し、最小ステップのサイズが-1jであると仮定される。ここで、r=3.67であるときに、振幅偏位が
【０２１３】
【数８５】
2016503259.tif 000089
【０２１４】
を満足し、角度偏位が
【０２１５】
【数８６】
2016503259.tif 000090
【０２１６】
を満足する場合には、網羅的サーチは停止して、図6に示されているように、R1/3.67のコンステレーション点を得る。図6から理解できるように、これらのコンステレーション点は、基本的に、s2/s1と一致する。
【０２１７】
jX1、jX2およびjX3=jX4がそれぞれ-50jから-0.5jまで変化し、最小ステップのサイズが-0.5jであると設定される。振幅偏位条件と位相偏位条件とは依然として満たされ得るので、3つのユニットを備えた従来型のESPARアレイと比較すると、それぞれのリアクタンス値の調節可能な範囲は、半分の大きさであり得る。以上をまとめると、本発明の実施形態におけるソリューションは、回路設計の複雑性を効果的に低下させるように、用いられ得る。
【０２１８】
5つのユニットを備えた先行するESPARダイポールアレイの解析から、データストリームの2つの経路は、共に、jX1、jX2およびjX3=jX4を調整することによって、そして、jX3、jX4およびjX1=jX2を調整することによって、送信され得る。送信アンテナとその鏡像との指向性図は、アクティブアンテナに関して鏡面対称である一対の寄生アンテナのリアクタンス値が等しくなくて、アクティブアンテナに関して鏡面対称である残りの寄生アンテナのリアクタンス値がそれぞれ等しいということが保証される場合には、変更され得る。jX1、jX2およびjX3=jX4が調節される場合には、指向性図1とその鏡像とを得ることができる。それに対応してjX3、jX4およびjX1=jX2が調整される場合には、指向性図2とその鏡像とを得ることができる。本発明は、更に、指向性図ダイバーシティ利得を得るためには、どのようにして送信のための指向性図を選択すべきかに関する実施形態を更に提供する。その詳細は、以下の通りである。
【０２１９】
1.  チャネル推定段
5つのユニットを備えたESPARダイポールアレイの場合には、パイロットシーケンスは、4つのブロックに分割される。すなわち、第1および第2のブロックは、指向性図1のチャネル推定において用いられ、第3および第4のブロックは、指向性図2のチャネル推定において用いられる。従って、
第1のブロック:送信端が、BPSKデータを送信するためにjX1=L1、jX2=L2およびjX3=jX4=L3を調節して、R1=r1s2/s1=r1を得る。受信端の第1のアンテナは、指向性図1のチャネル値である
【０２２０】
【数８７】
2016503259.tif 000091
【０２２１】
を得るために、推定を行う。
第2のブロック:送信端が、BPSKデータを送信するためにjX1=L2、jX2=L1およびjX3=jX4=L3を調節して、R1=r1s2/s1=-r1を得る。受信端の第1のアンテナは、指向性図1のチャネル値である
【０２２２】
【数８８】
2016503259.tif 000092
【０２２３】
を得るために、推定を行う。
第3のブロック:送信端が、BPSKデータを送信するためにjX3=L1、jX4=L2およびjX1=jX2=L3を調節して、R2=r2s2/s1=r2を得る。受信端の第1のアンテナは、指向性図2のチャネル値である
【０２２４】
【数８９】
2016503259.tif 000093
【０２２５】
を得るために、推定を行う。
第4のブロック:送信端が、BPSKデータを送信するためにjX3=L2、jX4=L1およびjX1=jX2=L3を調節して、R2=r2s2/s1=-r2を得る。受信端の第1のアンテナは、指向性図2のチャネル値である
【０２２６】
【数９０】
2016503259.tif 000094
【０２２７】
を得るために、推定を行う。
2つの受信アンテナが受信端に設置されると仮定されると、第2の受信アンテナに対して、
【０２２８】
【数９１】
2016503259.tif 000095
【０２２９】
および
【０２３０】
【数９２】
2016503259.tif 000096
【０２３１】
が推定によって取得され得る。
【０２３２】
2.  基底関数のチャネル応答計算
第1の受信アンテナが指向性図1とその鏡像とを受信するとき、2つの基底関数B0(θ)およびB1(θ)のチャネル応答がそれぞれ
【０２３３】
【数９３】
2016503259.tif 000097
【０２３４】
および
【０２３５】
【数９４】
2016503259.tif 000098
【０２３６】
であると設定されると、次式によって計算される。
【０２３７】
【数９５】
2016503259.tif 000099
【０２３８】
第2の受信アンテナが指向性図1とその鏡像とを受信するとき、2つの基底関数B0(θ)およびB1(θ)のチャネル応答がそれぞれ
【０２３９】
【数９６】
2016503259.tif 000100
【０２４０】
および
【０２４１】
【数９７】
2016503259.tif 000101
【０２４２】
であると設定されると、次式によって計算される。
【０２４３】
【数９８】
2016503259.tif 000102
【０２４４】
第1の受信アンテナが指向性図2とその鏡像とを受信するとき、2つの基底関数B0(θ)およびB1(θ)のチャネル応答がそれぞれ
【０２４５】
【数９９】
2016503259.tif 000103
【０２４６】
および
【０２４７】
【数１００】
2016503259.tif 000104
【０２４８】
であると設定されると、次式によって計算される。
【０２４９】
【数１０１】
2016503259.tif 000105
【０２５０】
第2の受信アンテナが指向性図2とその鏡像とを受信するとき、2つの基底関数B0(θ)およびB1(θ)のチャネル応答がそれぞれ
【０２５１】
【数１０２】
2016503259.tif 000106
【０２５２】
および
【０２５３】
【数１０３】
2016503259.tif 000107
【０２５４】
であると設定されると、次式によって計算される。
【０２５５】
【数１０４】
2016503259.tif 000108
【０２５６】
3.チャネル容量の計算
指向性図1とその鏡像とに従って、受信端は、
【０２５７】
【数１０５】
2016503259.tif 000109
【０２５８】
の2x2のMIMOアレイを取得し、指向性図2とその鏡像とに従って、受信端は、
【０２５９】
【数１０６】
2016503259.tif 000110
【０２６０】
の2x2のMIMOアレイを取得する。
【０２６１】
それぞれの指向性図とその鏡像とのチャネル容量は、Ptotalを全放射電力、σ2をノイズ電力とすると、
【０２６２】
【数１０７】
2016503259.tif 000111
【０２６３】
であるシャノンの方程式に従って取得され得る。
【０２６４】
上述したソリューションは、次のように要約され得る。
送信端が、jXi=L1および
【０２６５】
【数１０８】
2016503259.tif 000112
【０２６６】
のように設定する。ここで、jXiおよび
【０２６７】
【数１０９】
2016503259.tif 000113
【０２６８】
は、それぞれ、送信端の鏡面対称であるi番目の対の寄生アンテナのリアクタンスを表し、L1およびL2は等しくないように設定されているリアクタンス値を表し、鏡面対称である残りの寄生アンテナに対応するリアクタンス値はそれぞれ等しい。i番目の指向性図iのパイロット情報であるpi(n)が、
【０２６９】
【数１１０】
2016503259.tif 000114
【０２７０】
を得るために、受信端に送られる。次に、
【０２７１】
【数１１１】
2016503259.tif 000115
【０２７２】
のように設定される。鏡面対称である残りの寄生アンテナに対応するリアクタンス値はそれぞれ等しく、i番目の指向性図のパイロット情報である
【０２７３】
【数１１２】
2016503259.tif 000116
【０２７４】
が、
【０２７５】
【数１１３】
2016503259.tif 000117
【０２７６】
を実現可能にするために、受信端に送られる。ポーリングは、アクティブアンテナを中心として備えているすべての寄生アンテナの対に対して実行される。
【０２７７】
そして次に、受信端が、それぞれの指向性図iとその鏡像とのチャネル情報を、受信されたpi(n)および
【０２７８】
【数１１４】
2016503259.tif 000118
【０２７９】
に従って推定し、それぞれの指向性図iとその鏡像とに対応する2つの基底関数のチャネル情報を計算して、それぞれの指向性図iのチャネル容量を取得する。ここで、pi(n)は、i番目の指向性図iのパイロット情報を表し、
【０２８０】
【数１１５】
2016503259.tif 000119
【０２８１】
はi番目のミラー指向性図のパイロット情報を表す。最適なチャネル容量の指向性図指数i*は、送信端へフィードバックされる。
【０２８２】
最後に、送信端が、
【０２８３】
【数１１６】
2016503259.tif 000120
【０２８４】
および
【０２８５】
【数１１７】
2016503259.tif 000121
【０２８６】
を、
【０２８７】
【数１１８】
2016503259.tif 000122
【０２８８】
を実現可能とするために、最適なチャネル容量の指向性図指数i*と入力データs1およびs2の2つの経路とに従って、調節する。
【０２８９】
それに対応して、本発明のある実施形態は、図7に示されているような単一無線周波数のダブルストリーム送信装置の使用方法を更に提供する。この方法は、次のステップを含む。
【０２９０】
701:図4に示されている単一無線周波数のダブルストリーム送信装置とその装置の実施形態とを取得するステップである。この単一無線周波数のダブルストリーム送信装置は、無線周波数リンクと接続されたアクティブアンテナと、無線周波数リンクと、リアクタンス制御回路と、寄生リアクタと、アクティブアンテナと、2より大きな偶数であるM個の寄生アンテナとを含む。ここで、アクティブアンテナは無線周波数リンクと接続され、寄生アンテナはそれぞれが寄生リアクタと接続され、それぞれの寄生アンテナからアクティブアンテナへの距離は同じであり、隣接する寄生アンテナの間のラジアンは
【０２９１】
【数１１９】
2016503259.tif 000123
【０２９２】
度である。
【０２９３】
702:アクティブアンテナに関して鏡面対称であるいずれか一対の寄生アンテナのリアクタンス値が異なり、アクティブアンテナに関して鏡面対称である残りの対の寄生アンテナのリアクタンス値がそれぞれ等しくなるように、寄生リアクタを、リアクタンス制御回路を通じて調節するステップである。上述した実施形態では、寄生リアクタンスの追加的な自由度が、ダブルストリーム多重化を達成するために導入され、それにより、単一RFのMIMOの高次の変調が達成される。このソリューションでは、負の抵抗値または正の抵抗値が導入される必要がなく、事前符号化も導入される必要がないことにより、高次の変調を達成しながら、システム安定性が保証され、システム電力が節約され、計算上の負担も回避される。
【０２９４】
更に、リアクタンス値が等しくない寄生アンテナがi番目の対の寄生アンテナである場合には、この方法は、
データストリームs1を、送信のために、無線周波数回路を通じてアクティブアンテナ上にロードするステップと、
【０２９５】
【数１２０】
2016503259.tif 000124
【０２９６】
を実現可能とするため、アクティブアンテナに関して鏡面対称であるi番目の対の寄生アンテナのリアクタンス値が異なり、残りの寄生アンテナのリアクタンス値がそれぞれ等しくなるように、データストリームs2およびs1の2つの経路の入力に従って、寄生アンテナのリアクタンス値を、リアクタンス制御回路を通じて調節するステップと、を含む。ここで、Riは調節係数を表し、パラメータriは、基底関数B0(θ)およびBi(θ)の2つの経路の電力が等しいこと、すなわち
【０２９７】
【数１２１】
2016503259.tif 000125
【０２９８】
が成立することを保証するために用いられ、P(B0(θ))は基底関数B0(θ)の電力を表し、P(Bi(θ))は基底関数Bi(θ)の電力を表し、B0(θ)およびBi(θ)はアンテナの遠電磁場に対して展開された直交波形基底関数の2つの経路をそれぞれ表す。
【０２９９】
本発明のある実施形態は、更に、上述したアンテナを用いることにより指向性図のダイバーシティ利得を取得する実装態様を提供する。詳しくは、これは以下の通りであり、上述した方法は、更に、
リアクタンス制御回路を用いることにより、アクティブアンテナに関して鏡面対称であるすべての寄生アンテナに対して以下のポーリング動作を実行するステップ、すなわち、
【０３００】
【数１２２】
2016503259.tif 000126
【０３０１】
のように設定するステップであって、jXiおよび
【０３０２】
【数１２３】
2016503259.tif 000127
【０３０３】
は、それぞれ、送信端に関して鏡面対称であるi番目の対の寄生アンテナのリアクタンスを表し、L1およびL2は等しくないように設定されているリアクタンス値を表し、鏡面対称である残りの寄生アンテナに対応するリアクタンス値はそれぞれ等しく、よって、i番目の指向性図iのパイロット情報であるpi(n)を受信端に送るために
【０３０４】
【数１２４】
2016503259.tif 000128
【０３０５】
が成立する、ステップと、次に、
【０３０６】
【数１２５】
2016503259.tif 000129
【０３０７】
のように設定するステップであって、鏡面対称である残りの寄生アンテナに対応するリアクタンス値はそれぞれ等しく、よって、i番目のミラー指向性図のパイロット情報である
【０３０８】
【数１２６】
2016503259.tif 000130
【０３０９】
を受信端に送るために
【０３１０】
【数１２７】
2016503259.tif 000131
【０３１１】
が成立する、ステップとを実行するステップを、含む。
【０３１２】
更に、上述の方法は、受信端によってフィードバックされた最大チャネル容量の指向性図指数i*を、受信装置を経由して受信するステップを更に含んでおり、指向性図指数i*は、それぞれの指向性図iとその鏡像とのチャネル情報を、受信端によって受信されたpi(n)および
【０３１３】
【数１２８】
2016503259.tif 000132
【０３１４】
に従って推定するステップと、それぞれの指向性図iとその鏡像とに対応する2つの基底関数のチャネル情報を計算し、それぞれの指向性図iのチャネル容量を取得して、最適なチャネル容量の指向性図指数i*を取得するステップとによって、取得され、pi(n)は、i番目の指向性図iのパイロット情報を表し、
【０３１５】
【数１２９】
2016503259.tif 000133
【０３１６】
はi番目のミラー指向性図のパイロット情報を表す。
【０３１７】
更に、送信端においてダイバーシティ利得を取得するソリューションは、詳しくは、次の通りであり得る。
リアクタンス制御回路により、
【０３１８】
【数１３０】
2016503259.tif 000134
【０３１９】
および
【０３２０】
【数１３１】
2016503259.tif 000135
【０３２１】
を、
【０３２２】
【数１３２】
2016503259.tif 000136
【０３２３】
を実現可能とするために、受信端と入力データs1およびs2の2つの経路とからの最大チャネル容量の指向性図指数i*に従って調節するステップを更に含む。
【０３２４】
【数１３３】
2016503259.tif 000137
【０３２５】
および
【０３２６】
【数１３４】
2016503259.tif 000138
【０３２７】
の調節における数学的表現の意味は、次のように、上述した対の寄生アンテナのリアクタンス値が等しくならないように、i*に対応する1対の寄生アンテナの寄生リアクタンスである
【０３２８】
【数１３５】
2016503259.tif 000139
【０３２９】
および
【０３３０】
【数１３６】
2016503259.tif 000140
【０３３１】
を調節するステップと、上述した他の寄生アンテナにおいてアクティブアンテナに関して鏡面対称である寄生アンテナのリアクタンス値がそれぞれ等しくなるように、i*に対応する1対の寄生アンテナ以外の他の寄生アンテナのリアクタンスを調節するステップとを含む。
【０３３２】
本発明のある実施形態は、更に、単一無線周波数のダブルストリーム送信装置のアンテナシステムを提供し、図8に示されており、受信端801と送信端802とを含んでいて、送信端802は本発明の実施形態によって提供されるいずれかの単一無線周波数のダブルストリーム送信装置であり、受信端801は、2つのアクティブアンテナを少なくとも含み、それらのアクティブアンテナは両方共に無線周波数リンクと接続されている。
【０３３３】
図4に示されているように、送信端は、5つのユニットを備えたESPARダイポールアレイのものであり、1つのアクティブアンテナと4つの寄生アンテナとを含み、寄生アンテナは、それぞれが対応する寄生リアクタjX1〜jX4と接続され、それぞれの寄生アンテナとアクティブアンテナとの間の距離はdであり、隣接する寄生アンテナの隣接するラジアンは90度である。5つのユニットを備えたESPARアンテナは、同時に3つのデータストリームを送信し得るが、従来技術における3つのユニットを備えたESPARアンテナと同じ問題、すなわち、基底関数の電力を均衡させられないという問題を有する。しかし、2つのデータストリームを送信するために用いられる場合には、5つのユニットを備えたESPARアンテナは、基底関数の電力を均衡させ得るだけでなく、リアクタンスの調整可能な範囲を縮小させることができるため、リアクタンス制御回路の複雑性を低下させる。この技術的効果をどのように達成すべきであるかは、上述した実施形態において既に詳細に例証したので、ここで再度説明を繰り返すことはしない。
【０３３４】
更に、5つのユニットを備えたESPARダイポールアレイについて既に行った解析から、データストリームの2つの経路は、jX1,jX2およびjX3=jX4を調節し、また、jX3,jX4およびjX1=jX2を調節することによって、両方共に、送信され得る。送信アンテナとその鏡像との指向性図は、アクティブアンテナに関して鏡面対称である寄生アンテナの対のリアクタンス値が等しくなく、アクティブアンテナに関して鏡面対称である残りの寄生アンテナのリアクタンス値がそれぞれ等しいことが保証される場合に、変更される。jX1,jX2およびjX3=jX4が調節される場合には、指向性図1とその鏡像とを得ることができ、それに対応して、jX3,jX4およびjX1=jX2が調節される場合には、指向性図2とその鏡像とを得ることができる。本発明は、更に、指向性図のダイバーシティ利得を得るためには、送信のための指向性図をどのようにして選択すべきかに関する実施形態を提供する。指向性図のダイバーシティ利得を得るために、本発明の実施形態は、特に、以下のソリューションを提供している。すなわち、送信端802のリアクタンス制御回路は、更に、受信端801と入力データs1およびs2の2つの経路からとの最大チャネル容量の指向性図指数i*に従って、
【０３３５】
【数１３７】
2016503259.tif 000141
【０３３６】
および
【０３３７】
【数１３８】
2016503259.tif 000142
【０３３８】
を調節して、
【０３３９】
【数１３９】
2016503259.tif 000143
【０３４０】
を得るように構成されている。上述した受信端801は、送信端802から受信されたpi(n)および
【０３４１】
【数１４０】
2016503259.tif 000144
【０３４２】
に従って、指向性図iとその鏡像のチャネル情報とを推定し、それぞれの指向性図iとその鏡像とに対応する2つの基底関数のチャネル情報を計算して指向性図iのチャネル容量を取得することにより、最適なチャネル容量の指向性図指数i*を取得するように構成されている。ここで、pi(n)は、i番目の指向性図iのパイロット情報を表し、
【０３４３】
【数１４１】
2016503259.tif 000145
【０３４４】
は、i番目のミラー指向性図のパイロット情報を表す。
【０３４５】
上述したアンテナの実施形態において、含まれているユニットの分割は論理機能の分割に過ぎず、対応する機能が達成可能である限り、上述した分割に限定されないことに注意すべきである。更に、機能ユニットの特定の名称は、本発明の保護範囲を限定するものではなく、相互に区別をするために便宜上用いられているに過ぎない。更に、当業者であれば、上述した方法の実施形態におけるステップの全部または一部を、対応するハードウェアに命令するプログラムによって実装可能であることを理解するであろう。この対応するプログラムは、コンピュータ可読な記憶媒体に記憶することが可能であり、ここで言及している記憶媒体とは、リードオンリメモリ、磁気ディスクまたは光ディスクなどであり得る。
【０３４６】
以上の説明は、本発明の保護範囲を限定するものではなく、本発明の好適な実施形態に過ぎない。どのような当業者でも、本発明の開示されている技術的範囲に含まれる改変や置換を容易に想到できるであろうし、そのような改変や置換は本発明の保護範囲に属している。従って、特許請求の範囲の保護範囲は、本発明の保護範囲の全体に及ぶ。
【符号の説明】
【０３４７】
801  受信端
802  送信端
【図１】
2016503259.tif 000176
【図２ａ】
2016503259.tif 000177
【図２ｂ】
2016503259.tif 000178
【図３】
2016503259.tif 000179
【図４】
2016503259.tif 000180
【図５】
2016503259.tif 000181
【図６】
2016503259.tif 000182
【図７】
2016503259.tif 000183
【図８】
2016503259.tif 000184
【手続補正書】
【提出日】平成27年7月30日(2015.7.30)
【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】
単一無線周波数のダブルストリーム送信装置であって、
無線周波数リンクと、リアクタンス制御回路と、寄生リアクタと、アクティブアンテナと、2より大きな偶数であるM個の寄生アンテナとを備えており、
前記無線周波数リンクは、無線周波数信号を生成するように構成され、
前記アクティブアンテナは前記無線周波数リンクと接続され、前記寄生アンテナはそれぞれが前記寄生リアクタと接続され、それぞれの寄生アンテナから前記アクティブアンテナへの距離は同じであり、隣接する寄生アンテナの間のラジアンは
【数１】
2016503259.tif 000185
度であり、
前記アクティブアンテナに関して鏡面対称であるいずれか一対の寄生アンテナのリアクタンス値が異なり、前記アクティブアンテナに関して鏡面対称である残りの対の寄生アンテナのリアクタンス値がそれぞれ等しくなるように、前記寄生リアクタは、前記リアクタンス制御回路によって調節可能である、装置。
【請求項２】
データストリームs1が、送信のために、前記無線周波数回路を通じて前記アクティブアンテナ上にロードされ、
前記リアクタンス制御回路は、
【数２】
2016503259.tif 000186
を実現可能とするため、前記アクティブアンテナに関して鏡面対称であるi番目の対の寄生アンテナの前記リアクタンス値が異なり、前記残りの寄生アンテナの前記リアクタンス値がそれぞれ等しくなるように、データストリームs2およびs1の2つの経路の入力に従って前記それぞれの寄生アンテナの前記リアクタンス値を調節し、Riは調節係数を表し、パラメータriは、基底関数B0(θ)およびBi(θ)の2つの経路の電力が等しいこと、すなわち
【数３】
2016503259.tif 000187
が成立することを保証するために用いられ、P(B0(θ))は基底関数B0(θ)の電力を表し、P(Bi(θ))は基底関数Bi(θ)の電力を表し、B0(θ)およびBi(θ)は前記アンテナの遠電磁場(far fields)に対して展開された直交波形基底関数の2つの経路をそれぞれ表す、請求項1に記載の装置。
【請求項３】
前記リアクタンス制御回路は、更に、前記アクティブアンテナに関して鏡面対称であるすべての対の寄生アンテナに対して、
【数４】
2016503259.tif 000188
のように設定するステップであって、jXiおよび
【数５】
2016503259.tif 000189
は、それぞれ、前記アクティブアンテナに関して鏡面対称であるi番目の対の寄生アンテナのリアクタンスを表し、L1およびL2は等しくないように設定されているリアクタンス値を表し、鏡面対称である前記残りの寄生アンテナに対応する前記リアクタンス値はそれぞれ等しく、よって、i番目の指向性図のパイロット情報であるpi(n)を受信端に送るために
【数６】
2016503259.tif 000190
が成立する、ステップと、次に、
【数７】
2016503259.tif 000191
のように設定するステップであって、鏡面対称である前記残りの寄生アンテナに対応する前記リアクタンス値はそれぞれ等しく、よって、前記i番目のミラー指向性図のパイロット情報である
【数８】
2016503259.tif 000192
を受信端に送るために
【数９】
2016503259.tif 000193
が成立する、ステップと、であるポーリング動作を実行するように構成されている、請求項2に記載の装置。
【請求項４】
前記受信端によってフィードバックされた最大チャネル容量の指向性図指数i*を受信するように構成された受信装置を更に備えており、前記指向性図指数i*は、それぞれの指向性図iとその鏡像とのチャネル情報を、前記受信端によって受信されたpi(n)および
【数１０】
2016503259.tif 000194
に従って推定するステップと、前記それぞれの指向性図iと前記その鏡像とに対応する2つの基底関数のチャネル情報を計算し、前記それぞれの指向性図iのチャネル容量を取得して最適なチャネル容量の指向性図指数i*を取得するステップとによって、取得され、前記pi(n)は、i番目の指向性図iのパイロット情報を表し、
【数１１】
2016503259.tif 000195
はi番目のミラー指向性図の前記パイロット情報を表す、請求項3に記載の装置。
【請求項５】
前記リアクタンス制御回路は、更に、
【数１２】
2016503259.tif 000196
および
【数１３】
2016503259.tif 000197
を、
【数１４】
2016503259.tif 000198
を実現可能とするために、前記受信端と入力データs1およびs2の前記2つの経路とからの最大チャネル容量の前記指向性図指数i*に従って調節するように構成されている、請求項4に記載の装置。
【請求項６】
単一無線周波数のダブルストリーム送信装置の使用方法であって、
無線周波数リンクと接続されたアクティブアンテナと、無線周波数リンクと、リアクタンス制御回路と、寄生リアクタと、アクティブアンテナと、2より大きな偶数であるM個の寄生アンテナとを備えている前記単一無線周波数のダブルストリーム送信装置を取得するステップであって、前記アクティブアンテナは前記無線周波数リンクと接続され、前記寄生アンテナはそれぞれが前記寄生リアクタと接続され、それぞれの寄生アンテナから前記アクティブアンテナへの距離は同じであり、隣接する寄生アンテナの間のラジアンは
【数１５】
2016503259.tif 000199
度である、ステップ(701)と、
前記アクティブアンテナに関して鏡面対称であるいずれか一対の寄生アンテナのリアクタンス値が異なり、前記アクティブアンテナに関して鏡面対称である残りの対の寄生アンテナのリアクタンス値がそれぞれ等しくなるように、前記寄生リアクタを、前記リアクタンス制御回路を通じて調節するステップ(702)と、
を含む方法。
【請求項７】
データストリームs1を、送信のために、前記無線周波数回路を通じて前記アクティブアンテナ上にロードするステップと、
【数１６】
2016503259.tif 000200
を実現可能とするため、前記アクティブアンテナに関して鏡面対称であるi番目の対の寄生アンテナの前記リアクタンス値が異なり、残りの寄生アンテナのリアクタンス値がそれぞれ等しくなるように、データストリームs2およびs1の2つの経路の入力に従って、前記寄生アンテナのリアクタンス値を、前記リアクタンス制御回路を通じて調節するステップであって、Riは調節係数を表し、パラメータriは、基底関数B0(θ)およびBi(θ)の2つの経路の電力が等しいこと、すなわち
【数１７】
2016503259.tif 000201
が成立することを保証するために用いられ、P(B0(θ))は基底関数B0(θ)の電力を表し、P(Bi(θ))は基底関数Bi(θ)の電力を表し、B0(θ)およびBi(θ)は前記アンテナの遠電磁場に対して展開された直交波形基底関数の2つの経路をそれぞれ表す、ステップと、
を更に含む、請求項6に記載の方法。
【請求項８】
前記リアクタンス制御回路を用いることにより、前記アクティブアンテナに関して鏡面対称であるすべての対の寄生アンテナに対してポーリング動作を実行するステップ、すなわち、
【数１８】
2016503259.tif 000202
のように設定するステップであって、jXiおよび
【数１９】
2016503259.tif 000203
は、それぞれ、送信端に関して鏡面対称であるi番目の対の寄生アンテナのリアクタンスを表し、L1およびL2は等しくないように設定されているリアクタンス値を表し、鏡面対称である残りの寄生アンテナに対応するリアクタンス値はそれぞれ等しく、よって、i番目の指向性図iのパイロット情報であるpi(n)を受信端に送るために
【数２０】
2016503259.tif 000204
が成立する、ステップと、次に、
【数２１】
2016503259.tif 000205
のように設定するステップであって、鏡面対称である前記残りの寄生アンテナに対応する前記リアクタンス値はそれぞれ等しく、よって、i番目のミラー指向性図のパイロット情報である
【数２２】
2016503259.tif 000206
を受信端に送るために
【数２３】
2016503259.tif 000207
が成立する、ステップとを実行するステップを更に含む、請求項7に記載の方法。
【請求項９】
前記受信端によってフィードバックされた最大チャネル容量の指向性図指数i*を、受信装置を経由して受信するステップを更に含んでおり、前記指向性図指数i*は、それぞれの指向性図iとその鏡像とのチャネル情報を、前記受信端によって受信されたpi(n)および
【数２４】
2016503259.tif 000208
に従って推定するステップと、前記それぞれの指向性図iと前記その鏡像とに対応する2つの基底関数のチャネル情報を計算し、前記それぞれの指向性図iのチャネル容量を取得して、最適なチャネル容量の指向性図指数i*を取得するステップとによって、取得され、pi(n)は、前記i番目の指向性図iのパイロット情報を表し、
【数２５】
2016503259.tif 000209
は前記i番目のミラー指向性図のパイロット情報を表す、請求項8に記載の方法。
【請求項１０】
前記リアクタンス制御回路により、
【数２６】
2016503259.tif 000210
および
【数２７】
2016503259.tif 000211
を、
【数２８】
2016503259.tif 000212
を実現可能とするために、前記受信端と入力データs1およびs2の前記2つの経路とからの前記最大チャネル容量の前記指向性図指数i*に従って調節するステップを更に含む、請求項9に記載の方法。
【請求項１１】
受信端(801)と送信端(802)とを備えており、前記送信端は請求項1から5のいずれか一項に記載の単一無線周波数のダブルストリーム送信装置である単一無線周波数のダブルストリーム送信のアンテナシステムであって、
前記受信端(801)は、2つのアクティブアンテナを少なくとも備えており、前記アクティブアンテナは前記無線周波数リンクと接続されている、アンテナシステム。
【請求項１２】
前記送信端(802)が請求項5に記載された単一無線周波数のダブルストリーム送信装置である場合には、
前記受信端(801)が、それぞれの指向性図iとその鏡像とのチャネル情報を、前記送信端から受信されたpi(n)および
【数２９】
2016503259.tif 000213
に従って推定し、前記それぞれの指向性図iと前記その鏡像とに対応する2つの基底関数のチャネル情報を計算し、前記指向性図iのチャネル容量を取得して、最適なチャネル容量の指向性図指数i*を取得するように構成されており、pi(n)は、i番目の指向性図iのパイロット情報を表し、
【数３０】
2016503259.tif 000214
はi番目のミラー指向性図のパイロット情報を表す、請求項11に記載のアンテナシステム。
【国際調査報告】
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