(57)【要約】  複数入力複数出力(MIMO)通信システムが説明される。本システムは、少なくとも2つの送信アンテナを有する送信装置であって、少なくとも2つの送信アンテナの各々は指向性ビーム信号を形成及び/又は方向付けるように構成される、送信装置と、少なくとも2つの受信アンテナを有する受信装置とを有する。送信アンテナのビーム信号により形成される受信装置における照射スポットが、隣接する受信アンテナ間の空間的な距離より小さく、及び/又は、受信アンテナによる解像度スポットが、送信アンテナ間の空間的な距離より小さくなるように、送信装置及び受信装置は構成されかつ配置される。
2016511974.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信システムであって、
少なくとも2つの送信アンテナを有する送信装置であって、前記少なくとも2つの送信アンテナの各々は指向性ビーム信号を形成及び/又は方向付けるように構成される、送信装置と、
少なくとも2つの受信アンテナを有する受信装置とを有し、
前記送信アンテナのビーム信号により形成される受信装置における照射スポットが、隣接する受信アンテナ間の空間的な距離より小さく、及び/又は、前記受信アンテナによる解像度スポットが、前記送信アンテナ間の空間的な距離より小さくなるように、前記送信装置及び受信装置は構成されかつ配置される、通信システム。
【請求項２】
前記送信アンテナ及び前記受信アンテナがmm波信号を送信及び/又は受信するように更に構成される、請求項1に記載の通信システム。
【請求項３】
隣接するアンテナが直交偏波を有する、請求項1又は2に記載の通信システム。
【請求項４】
前記送信装置及び/又は前記受信装置は、送信及び/又は受信される信号に、多入力多出力(MIMO)ベースバンド処理を適用することが可能である、請求項1〜3のうち何れか1項に記載の通信システム。
【請求項５】
少なくとも2つの送信アンテナを有する複数の送信装置を更に有し、各々のアンテナは指向性ビーム信号を形成及び/又は方向付けるように構成される、請求項1〜4のうち何れか1項に記載の通信システム。
【請求項６】
少なくとも2つの受信アンテナを有する複数の受信装置を更に有し、各々のアンテナは指向性ビーム信号を受信するように構成される、請求項1〜5のうち何れか1項に記載の通信システム。
【請求項７】
少なくとも2つの送信アンテナを有する装置であって、
各々のアンテナは指向性ビーム信号を形成及び/又は方向付けるように構成され、
当該装置は、当該装置の前記送信アンテナと同数の受信アンテナを有する受信装置と通信するように構成され、前記受信アンテナによる解像度スポットが隣接する送信アンテナ間の空間的な距離より小さくなるように配置される、装置。
【請求項８】
前記送信アンテナがmm波信号を送信するように構成される、請求項7に記載の装置。
【請求項９】
送信される信号にMIMOベースバンド処理を適用することが可能である、請求項7又は8に記載の装置。
【請求項１０】
隣接する送信アンテナが直交偏波を有する、請求項7〜9のうち何れか1項に記載の装置。
【請求項１１】
複数の受信装置と通信するように更に構成される請求項7〜10のうち何れか1項に記載の装置。
【請求項１２】
少なくとも2つの受信アンテナを有する装置であって、
各々のアンテナは指向性ビーム信号を受信するように構成され、
当該装置は、当該装置の前記受信アンテナと同数の送信アンテナを有する送信装置と通信するように構成され、前記送信アンテナのビーム信号により形成される受信装置における照射スポットが、隣接する受信アンテナ間の空間的な距離より小さくなるように配置される、装置。
【請求項１３】
前記受信アンテナがmm波信号を受信するように構成される、請求項12に記載の装置。
【請求項１４】
受信される信号にMIMOベースバンド事後処理を適用することが可能である、請求項12又は13に記載の装置。
【請求項１５】
隣接する受信アンテナが直交偏波信号を受信するように更に構成される、請求項12〜14のうち何れか1項に記載の装置。
【請求項１６】
複数の送信装置と通信するように更に構成される請求項12〜15のうち何れか1項に記載の装置。
【請求項１７】
通信方法であって、
指向性ビーム信号を形成及び/又は方向付けるように構成される少なくとも2つの送信アンテナを有する送信装置を提供するステップと、
少なくとも2つの受信アンテナを有する受信装置を提供するステップと、
送信装置の少なくとも2つの送信アンテナから指向性ビーム信号を送信するステップとを有し、
前記送信アンテナのビーム信号により形成される前記受信装置における照射スポットが、隣接する受信アンテナ間の空間的な距離より小さく、及び/又は、前記受信アンテナによる解像度スポットが、前記送信アンテナ間の空間的な距離より小さくなるように、前記少なくとも2つの送信アンテナが配置される、通信方法。
【請求項１８】
前記送信アンテナ及び前記受信アンテナがmm波信号を送信及び/又は受信するように更に構成される、請求項17に記載の通信方法。
【請求項１９】
隣接するアンテナが直交偏波を有する、請求項17又は18に記載の通信方法。
【請求項２０】
前記送信装置及び/又は前記受信装置は、送信及び/又は受信される信号に、多入力多出力(MIMO)ベースバンド処理を適用することが可能である、請求項17〜19のうち何れか1項に記載の通信方法。
【請求項２１】
コンピュータ読み取り可能なコードを有するコンピュータ読み取り可能な媒体であって、前記コードは、媒体に物理的に組み込まれ、プロセッサにより実行されると、請求項17〜20のうち何れか1項に記載の通信方法を前記プロセッサに実行させる、媒体。
【請求項２２】
実行される場合に請求項17〜20のうち何れか1項に記載の通信方法を実行するためのコンピュータ読み取り可能な命令を有するコンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項２３】
請求項17〜20のうち何れか1項に記載の通信方法を実行する手段を有する電子装置。
【請求項２４】
プロセッサを有する少なくとも1つの電子装置を有するシステムであって、前記プロセッサは請求項17〜20のうち何れか1項に記載の通信方法を実行するための命令を実行するためにメモリと通信する、システム。
【請求項２５】
コンピュータ読み取り可能なプログラム論理装置を有し、コンピュータ読み取り可能な媒体に記録され、請求項17〜20のうち何れか1項に記載の通信方法を実行するように構成され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】
本開示は一般に屋内通信システムに関連し、特に、複数入力複数出力(MIMO)システム及び方法に関連する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高いデータスループットを必要とする新たなソフトウェアアプリケーションとともに、毎秒10ギガビット(Gbps)に及ぶデータレートを可能にする有線データ伝送技術が開発されている。例えばLTEやWiFiのような無線通信プロトコルは高いデータ伝送レートを提供するが、例えばサンダーボルトやHDMI（登録商標）のような有線伝送による高いデータスループットには未だ対抗できない。そのような高いスループットの要求に追い付き、無線PCドッキング、無線PCI-Eバス、USB、HDMI等のようなアプリケーションに対応する無線データ伝送技術に対する差し迫った必要性が存在する。
【図面の簡単な説明】
【０００３】
【図１】本開示の様々な側面及び原理による大きな受信アンテナに基づく2×2の見通し線MIMO(LOS_MIMO)通信システムの幾何学的配置を概略的に示す。
【図１Ａ】本開示の様々な側面及び原理による大きな送信アンテナに基づく2×2LOS_MIMO通信システムの幾何学的配置を概略的に示す図。
【図１Ｂ】本開示の様々な側面及び原理による全二重構成を有する2×2の見通し線MIMO(LOS_MIMO)通信システムの幾何学的配置を概略的に示す図。
【図２】本開示の様々な側面及び原理によるLOS_MIMOシステムの信号対雑音比(SINR)を様々な動作モードでシミュレーションした結果を示す図。
【図３】本開示の様々な側面及び原理によるショートレンジ無線同期(sync-and-go)の一例を示す図。
【図４】本開示の様々な側面及び原理によるショートレンジ無線同期(sync-and-go)の別の例を示す図。
【図５】複数のサーバ間で通信を行う様子を示す図。
【図６】ルータに備わる4つの送信アンテナの各々が別個のサーバと通信する様子を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００４】
以下の説明では、様々な実施形態で示されているか否かによらず、同様なコンポーネントには同様な参照番号が与えられている。本開示による実施形態を明確かつ簡潔な方法で説明するために、図面は必ずしも寸法通りであるとは限らず、いくつかの特徴はある程度概略的な形態で示される。ある実施形態に関連して記述及び/又は説明される特徴は、1つ以上の他の実施形態と同一又は類似する仕方で使用されてもよく、及び/又は、他の実施形態の特徴との組み合わせにより又はそれに代えて使用されてもよい。
【０００５】
本開示の様々な実施形態によれば、通信システムが開示され、通信システムは、少なくとも2つの送信アンテナを有する送信装置であって、少なくとも2つの送信アンテナの各々は指向性ビーム信号を形成及び/又は方向付けるように構成される、送信装置と、少なくとも2つの受信アンテナを有する受信装置とを有する。送信アンテナのビーム信号により形成される受信装置における照射スポット(illumination  spot)が、隣接する受信アンテナ間の空間的な距離(又は間隔又は分離度)より小さく、及び/又は、受信アンテナによる解像度スポット(resolution  spot)が、送信アンテナ間の空間的な距離(又は間隔)より小さくなるように、送信装置及び受信装置は構成されかつ配置される。
【０００６】
別の実施形態において、装置は、少なくとも2つの送信アンテナを含み、各々のアンテナは指向性ビーム信号を形成及び/又は方向付けるように構成される。本装置は、送信アンテナと同数の受信アンテナを有する受信装置と通信するように構成され、受信アンテナによる解像度スポットが隣接する送信アンテナ間の空間的な距離より小さくなるように配置される。
【０００７】
更に別の実施形態において、装置は、少なくとも2つの受信アンテナを含み、各々のアンテナは指向性ビーム信号を受信するように構成される。本装置は、受信アンテナと同数の送信アンテナを有する送信装置と通信するように構成され、送信アンテナのビーム信号により形成される受信装置における照射スポットが、隣接する受信アンテナ間の空間的な距離より小さくなるように配置される。
【０００８】
追加の実施形態による通信方法は、(i)指向性ビーム信号を形成する及び/又は方向付けるように構成される少なくとも2つの送信アンテナを有する送信装置を提供し、(ii)少なくとも2つの受信アンテナを有する受信装置を提供し、(iii)送信装置の少なくとも2つの送信アンテナから指向性ビーム信号を送信する。送信アンテナのビーム信号により形成される受信装置における照射スポットが、隣接する受信アンテナ間の空間的な距離より小さく、及び/又は、受信アンテナによる解像度スポットが、送信アンテナ間の空間的な距離より小さくなるように、少なくとも2つの送信アンテナが配置される。
【０００９】
キャリア信号、搬送波又は単にキャリアは本願において同義的に使用されてよく、情報を搬送する目的で入力信号とともに変調される波形に関連する。キャリアは約1kHzないし約10PHzの周波数を有する電磁放射(光波に対して低い無線周波数の電波)を含んでよい。一般に、あるキャリアにおいて達成可能な最大データ伝送レートは周波数が増えるほど大きくなる。従って、高いデータレートに対しては、高い周波数キャリアが好ましい。一方、波長は周波数に対して逆比例するので、高い周波数キャリアは障害物の影響を受け、急速に減衰してしまう。従って、壁や建物は光学的周波数範囲のキャリアにとっては不透明であるが(透過できないが)、より低い無線周波数の電波にとって壁や建物は概して透明である(透過できる)。従って、特定のアプリケーションに対して適切なキャリア周波数を選択する場合には、レンジとデータレートとの間でトレードオフが存在するのが一般的である。
【００１０】
見通し線(Line-of-sight：LOS)通信は、送信機及び受信機の間で障害物なしに互いの視野に入る送信機及び受信機間の通信として規定される。送信機及び受信機の間で、信号は、大気や障害物の材料により回折、屈折、反射又は吸収されるかもしれない。電磁放射は直線的に進行し、従って、電磁放射を利用する全ての無線通信は概してLOS通信である。信号がLOSの制約を有しないように見える場合、信号は、例えば地球の丸み(curvature)又は電離層により回折又は反射され、或る程度曲がった経路をたどり、送信機が水平線より下に落ちた後でも受信機は信号を適切に受信できる。
【００１１】
極高周波は、10ないし1ミリメートルの波長を有する電波の無線周波数バンド(概ね30〜300GHzの範囲)である(このため、ミリメートル波又はmm波と呼ばれる)。このバンドの信号は大気の減衰を受ける傾向があり、その実用範囲を屋内用途に制限する。更に、mm波は壁により遮られ、木の葉によって減衰を受ける。しかしながら、スペクトルの有効利用の観点から、mm波は、ショートレンジLOS屋内アプリケーションでは有用であり得る。更に、mm波の短い波長は、信号の指向性送信や方向付け(舵とり)を可能にする。更に、mm波の高い周波数は、例えばWiFiネットワークで使用される長い波長の放射と比較して、高いデータ伝送レートを可能にする。
【００１２】
MIMOすなわち複数入力複数出力の技術は、通信パフォーマンスを改善するために送信機及び受信機の双方に複数のアンテナを利用することを含む。MIMO技術は、帯域幅を追加せず、電力の制約を増やさずに、データスループット及びリンクレンジを増やすことを提案するので、MIMO技術は、高スループット無線通信にとって魅力的な候補である。
【００１３】
本願においては、mm波を利用してLOS_MIMO通信を行うシステム、装置及び方法の実施形態が開示される。一実施形態において、システムは、少なくとも2つの送信アンテナを有する送信装置と、少なくとも2つの受信アンテナを有する受信装置とを含む。各々のアンテナは、データ信号を担う指向性ビーム信号を形成及び方向付けるように構成される。受信装置における送信アンテナからの照射スポットが、隣接する受信アンテナ間の空間的な距離より小さく、及び/又は、前記受信アンテナによる解像度スポットが、前記送信アンテナ間の空間的な距離より小さくなるように、送信装置及び受信装置は構成されかつ配置される。
【００１４】
図1は、本開示の様々な側面及び原理による大きな受信アンテナに基づく2×2LOS_MIMO通信システムの幾何学的配置を概略的に示す。送信装置110は距離d1を隔てて配置される2つの指向性送信アンテナ113及び115を含み、受信装置120は距離d2を隔てて配置される2つの受信アンテナ124及び126を含む。
【００１５】
様々な実施形態において、アンテナ(複数)はアンテナアレイを含んでもよい。ここで使用されるように、アンテナアレイは一群の放射部に関連し、それらを通じて流れる電流は様々な振幅及び/又は位相を有するようなものである。アンテナアレイを用いて送信又は受信されるデータは、例えばデータ伝送レートを最大化するように適切に多重化される。
【００１６】
指向性アンテナは、より強い電力が1つ以上の方向に放射されるように、電磁波を放射するように構成される装置として規定される。最大電力が放射される方向は、アンテナ放射パターンのメインローブとして言及される。一実施形態において、指向性アンテナは、放射パターンのメインローブの方向が変更可能であるように構成されてもよい。そのような実施形態において、メインローブの方向を変えるプロセスは、ビームステアリングと言及される。一実施形態において、ビームステアリングは、アンテナ要素を切り替えることにより、或いは、要素を駆動する信号の相対的な位相を変えることにより行うことが可能である。
【００１７】
アンテナのビーム幅は、メインローブの幅として規定される。メインローブの実効放射電力ピークと比較する場合に、メインローブの電力が半分(-3dB)になるポイント間の角度は、半値電力ビーム幅として規定される。
【００１８】
照射スポットは、送信装置からのビーム又は信号を受信することが可能な領域を示す。例えば、図1を参照すると、送信アンテナ115は、半値電力ビーム幅角度θhpbwラジアンで規定されるビーム幅を有する信号を特定の方向に送信し、装置110及び120間の距離がLである場合に照射スポット150を形成するように構成される。
【００１９】
同様に、解像度スポットは、特定の距離において、受信アンテナのメインローブの半値電力ビーム幅によりカバーされる領域を示す。例えば、図1Aを参照すると、受信アンテナ116Aは、半値電力ビーム幅角度θhpbwラジアンを有するメインローブに沿って信号を受信するように構成される。従って、送信装置120Aにおける受信アンテナ116Aの解像度スポットは、領域150Aのように描くことができる。照射スポット及び解像度スポットは何れも、受信装置と送信装置との間の距離に比例することは、当業者にとって明らかであろう。
【００２０】
一実施形態において、LOS_MIMOは、隣接する送信アンテナ(及び受信アンテナ)を幾何学的な制約に基づいて互いに物理的に分離することで実現される。例えば、図1を参照すると、装置110の送信アンテナ113は装置120の受信アンテナ124に対して或る信号によりデータを送信し、装置110の送信アンテナ115は装置120の受信アンテナ126に対して別の信号によりデータを送信する。この実施形態では、送信アンテナ113からの信号が受信アンテナ124のみにより受信されかつ受信アンテナ126によっては受信されず、送信アンテナ115からの信号が受信アンテナ126のみにより受信されかつ受信アンテナ124によっては受信されない場合に、MIMOは効果的に実現されることが可能である。すなわち、送信アンテナ113及び115が距離d1だけ隔たっており、受信アンテナ124及び126が距離d2だけ隔たっており、装置110及び装置120が距離Lだけ隔たっている場合、LOS_MIMOの効果的な実現のための幾何学的制約は、近似的に次のように表現できる：
max{d1,d2}＞L.θhpbw      ・・・（数式1）
ここで、θhpbwは送信アンテナの放射における半値電力ビーム幅である。
【００２１】
様々な実施形態において、アンテナは特定の方向に信号を送信(又は受信)するように設計されてもよい。そのようなアンテナの具体例は、例えば次のようなものであるが、これらに限定されない：アドコックアンテナ、AS-2259アンテナ、AWXアンテナ、バットウィングアンテナ、ビバレージアンテナ、カンテナ、カセグレンアンテナ、コリニアアンテナアレイ(Collinear  antenna  array)、コンフォーマルアンテナ、カーテンアンテナ列、ダイポールアンテナ、ダブレットアンテナ、折り畳みインバーテッドコンフォーマルアンテナ、フラクタルアンテナ、G5RVアンテナ、ギズモキー(Gizmotchy)、ヘリカルアンテナ、ホリゾンタルカーテン(Horizontal  curtain)、ホーンアンテナ、HRSアンテナ、インバーテッドビーアンテナ(Inverted  vee  antenna)、対数周期アンテナ、ループアンテナ、マイクロストリップアンテナ、パッチアンテナ、フェーズドアレイ、パラボラアンテナ、クワッドアンテナ、反射アレイアンテナ、再生ループアンテナ、菱形アンテナ、セクタアンテナ、短バックファイアアンテナ、スローパアンテナ(sloper  antenna)、スロットアンテナ、シュテルバアンテナ、ターンスタイルアンテナ、ビバルディアンテナ、WokFi、八木宇田アンテナ等々。特定のアンテナタイプの選択は、例えば、アンテナサイズ、装置のサイズ、指向性、ビーム幅、電力の利用可能性、電力消費、電気的な効率、共振周波数(複共振も含む)、データレート、製造方法、拡張性(又はスケーラビリティ)等のような要因に依存することに留意すべきである。
【００２２】
例えば、小さな形状因子を有するフェーズドアレイアンテナ(例えば、1cm×2.5cm)は、量産可能であり、高いアンテナゲインを有し(例えば、約15dB)、ビームステアリングが可能である。半値電力ビーム幅が12°である2×8フェーズドアレイが使用される場合、LOC_MIMOアプリケーションに対する有効範囲は、隣接するアンテナアレイ同士の間の間隔より約5倍大きい。様々な実施形態において、そのような手段は、高々10メートルの距離の空中において、15-20GHzに及ぶデータレートを提供する。
【００２３】
図1A及び図1Bは2×2LOS_MIMOの様々な実施形態の表現を与える。図1Aでは、図1とは異なり、装置120Aの送信アンテナ123A及び125Aは距離d2により隔てられており、距離d2は装置110Aの受信アンテナ114A及び受信アンテナ116Aの間の距離d1より大きい。一方、図1Bでは、装置110Bは送信アンテナ113B及び受信アンテナ116Bを有し、それぞれ装置120Bの受信アンテナ124B及び送信アンテナ125Bと通信する。
【００２４】
様々な実施形態において、送信アンテナにより送信される信号は送信前に予め処理され、例えば、信号が特定の送信アンテナから送信されることを対応する受信アンテナが理解できるように、適切なメタデータ(チャネル状態情報得、空間シグネチャ(spatial  signature)等)を提供するように送信前に予め処理される。事前の処理は、特定のアプリケーションにおいて必要とされる場合に信号が多重(又はマルチプレクス)されるように、信号を複数の信号に分割することを更に含んでもよい(その場合、例えば、各々の信号は低いデータレートを有する)。一実施形態において、事前の処理は、ベースバンドプリコーディングを含んでもよい。
【００２５】
同様に、受信アンテナで受信される信号は事後的な処理を行ってもよく、例えば、信号がどこから送信されたかを特定すること、信号対雑音比を改善すること、同一チャネル干渉に起因するもののような不要信号を検出して選別すること等を行ってもよい。事後的な処理は、受信信号が多重されている場合に分離(又はデマルチプレクス)することを含んでもよい。一実施形態において、事後的な処理は、ベースバンドデコーディングを含んでもよい。
【００２６】
本願で言及される干渉は、送信元(又は送信機)と送信先(又は受信機)との間を信号が伝搬する場合に信号を変える、変更する又は劣化させる任意のものであってよく、例えば、(i)通信チャネルの部分ではない送信元の近辺からの電磁干渉、(ii)同一のキャリアを用いるチャネル同士のクロストークに起因する同一チャネル干渉、及び、(iii)僅かに異なるキャリア周波数により隣接チャネルから漏洩する外部電力に起因する隣接チャネル干渉などに起因してもよい。
【００２７】
干渉を削減又は排除するために様々な技術を使用することが可能である。例えば、幾何学的制約に基づいて隣接するアンテナを物理的に分離することにより、異なる偏波特性を有する信号を送信するように構成される隣接するアンテナを利用することにより、信号を送信するために様々な多重化技術を利用することにより、或いは、有効な信号を干渉からアルゴリズムで分離するための事前及び事後的な信号処理技術を利用することにより、例えば同一チャネル干渉が低減されてもよい。
【００２８】
本願で言及されるような偏波特性は、基準のアンテナにより送信及び/又は受信される電磁放射の電場の向きに関連する。異なる偏波で搬送される送信信号は、信号対雑音(s/n)比を改善し、隣接するアンテナ間の干渉を低減することを促す。様々な実施形態において、例えば多重化のような他の技術が干渉を低減又は排除するために使用されてもよい。
【００２９】
図1を参照すると、例えば、送信アンテナ113は受信アンテナ124で受信される信号を垂直偏波キャリアで送信する一方、送信アンテナ115は受信アンテナ126で受信される信号を水平偏波キャリアで送信する。従って、たとえ送信アンテナ112からの信号が受信アンテナ124で受信されたとしても、その信号は偏波を根拠にアンテナ112から到来していると認識され、事後的な処理において選別(又はフィルタリング)されることが可能である。様々な実施形態において、偏波は、垂直偏波、水平偏波、垂直及び水平の間の任意の方向の偏波、時計回りの円偏波、反時計回りの円偏波、楕円偏波などであってもよい。
【００３０】
一実施形態において、図1の幾何学的な制約は、偏波信号を送信及び/又は受信するように構成される指向性アンテナを利用して、直交する偏波の信号を送信することにより、少なくとも部分的に緩和されてもよい。他の実施形態では、数式1の幾何学的制約を緩和するために多重化が利用されてもよい。更に別の実施形態では、本願で説明されるようなLOS_MIMOの効果的な実現のために、指向性信号、偏波信号及び多重化の任意の組み合わせが活用されてもよい。LOS_MIMOの様々な実現手段は、データ伝送が求められている具体的なアプリケーションに依存することを、当業者は認めるであろう。
【００３１】
図2はシンクアンドゴー(Sync-and-Go)アプリケーションのための2×2フェーズドアレイアンテナによるLOS_MIMOについてのシミュレーション結果を示す。無線周波数(RF)部分の幾何学的な隔たり(又は分離)は、リンク及び最大データレートを確立するための許容可能な信号対干渉プラス雑音比(SINR)をもたらすことが、理解できる。しかしながら、RF部分の幾何学的な分離に加えて行うベースバンドMIMO処理は、SINRの蓄え(reserve)をもたらし、従って場合によっては10-15dB程度の送信電力を削減することによってエネルギを節約できる。
【００３２】
図3は、それぞれが2つのアンテナアレイを有するラップトップコンピュータ310及びスマートフォン320の間でショートレンジ無線同期(シンクアンドゴー)通信を行うユースケースの状況を示す。例えばWiGigプロトコルに基づくLOS_MIMOは、ラップトップ310及びスマートフォン320の間で14Gbpsに及ぶコネクション速度を安定的に供給する。
【００３３】
図4は、ラップトップ420のビデオプレーヤから高解像度(HD)ディスプレイ410への高スループットビデオストリーミングによる別のユースケースの状況を示す。本願で説明されるように、2×2LOS_MIMO(各々の装置に2つのアンテナアレイが備わっている)は、この通信を無線で行うことを可能にする。
【００３４】
更なる実施形態は、例えば、データセンタ無線通信、ショートレンジ中継及びバックホーリング等におけるマルチデバイス通信におけるLOS_MIMOの実現を含む。そのような実施形態は、本願で説明される様々な原理及び側面による一対多、多対一及び多対多のLOS_MIMOの実現を含む。例えば、図5は複数のサーバ間で通信を行う様子を概略的に示し、各々のサーバは、受信アンテナの各々が異なるサーバから信号を受信するように構成される複数の受信アンテナと1つの指向性送信アンテナとを有する。
【００３５】
一実施形態において、LOS_MIMOを実現する通信装置は、装置について2つより多いアンテナを含んでもよい。例えば、一実施形態は3×3、4×4又は5×5のアンテナアレイを含んでもよい。例えば、図6は、ルータ及び複数のサーバ間の通信を概略的に示す。図6に示されるように、ルータ610は4つの送信アンテナを有し、各々の送信アンテナは異なるサーバと通信するように構成される。本願で説明される様々な原理及び側面に従って、当業者は、LOS_MIMOを実現するためにより多くのマルチデバイス及びマルチアンテナの組み合わせを実現することもできるであろう。
【００３６】
他の実施形態は本願で説明されるシステム及び方法を実現するためのプログラムプロダクトとして実現される。一実施形態は、完全にハードウェアの実施形態、完全にソフトウェアの実施形態、又は、ハードウェアの要素とソフトウェアの要素とを何れも含む実施形態の形式を利用することが可能である。一実施形態はソフトウェアで実現されてもよく、ソフトウェアは例えばファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコード等を含むがこれらに限定されない。
【００３７】
更に、実施形態はコンピュータで利用可能な又はコンピュータで読み取り可能な媒体の中でアクセス可能なコンピュータプログラム(又はマシンアクセス可能なプロダクト)の形態をとることも可能であり、コンピュータ又は何らかの命令実効システムにより又はそれらに関連して使用されるプログラムコードを提供する。説明の目的で言及すると、コンピュータ利用可能な又はコンピュータ読み取り可能な媒体は、命令実効システム、装置又はデバイスにより又はそれらに関連して使用されるプログラムを包含、保存、通信、伝送又は転送することが可能な任意の装置とすることが可能である。
【００３８】
媒体は、電子的、磁気的、光学的、電磁気的、赤外線的又は半導体的なシステム(又は装置又はデバイス)とすることが可能である。コンピュータ読み取り可能な媒体の具体例は、半導体メモリ、ソリッドステートメモリ、磁気テープ、取り外し可能なコンピュータディスケット、ランダムアクセスメモリ(RAM)、リードオンリメモリ(ROM)、硬質磁気ディスク、及び光ディスクを含む。光ディスクの現在の具体例は、コンパクトディスク・リードオンリメモリ(CD-ROM)、コンパクトディスク・リード/ライト(CD-R/W)及びDVDを含む。
【００３９】
プログラムコードを保存及び/又は実行するのに適したデータ処理システムは、システムバスを介してメモリ要素に直接的又は間接的に結合される少なくとも1つのプロセッサを含む。メモリ要素は、プログラムコードの実際の実行中に使用されるローカルメモリ、バルクストレージ及びキャッシュメモリを含むことが可能であり、キャッシュメモリは、実行中にバルクストレージからコードが取り出されなければならない回数を減らすために、少なくとも幾つかのプログラムコードの一時的なストレージを提供する。
【００４０】
上記のような論理装置(又はロジック)は、集積回路チップの設計の一部分であってもよい。チップデザインは、グラフィカルコンピュータプログラミング言語で作成され、(例えば、ディスク、テープ、物理ハードドライブ、或いは、ストレージアクセスネットワークのような仮想的なハードドライブ等のような)コンピュータ記憶媒体に保存される。設計者がチップ又はチップを製造するのに使用されるフォトリソグラフィックマスクを製造しない場合、設計者は、結果のデザインを、物理的手段により(例えば、デザインを保存する記憶媒体のコピーを提供することにより)或いは電子的に所定のエンティティに直接的又は間接的に送信する。そして、保存されるデザインは製造のために適切なフォーマット(例えば、GDSII)に変換される。
【００４１】
結果の集積回路チップは、ウェハの形態で(すなわち、パッケージされていない複数のチップを含む単独のウェハとして)、むき出しのダイとして、或いは、パッケージされた形態で製造者により配布されることが可能である。後者の場合、チップは、単独のチップパッケージ(例えば、マザーボードに取り付けられるリードを有するプラスチックキャリア、又はその他の上位レベルキャリア)又はマルチチップパッケージ(例えば、表面上の相互接続又は内蔵された相互接続の双方又は一方を有するセラミックキャリア)に搭載される。何れにせよ、チップは、以後、他のチップ、個別回路素子及び/又はその他の信号処理装置に、(a)マザーボードのような中間的な製品又は(b)最終製品の一部分として統合される。
【００４２】
本願の開示範囲内にある実施形態は、コンピュータで実行可能な保存される命令又はデータ構造を担う又は有するコンピュータ読み取り可能な媒体を更に含んでよい。そのようなコンピュータ読み取り可能な媒体は、汎用又は専用のコンピュータによりアクセスされることが可能な任意の入手可能な媒体とすることが可能である。そのようなコンピュータ読み取り可能な媒体は、以下のものに限定はされないが、例えば、RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM又はその他の光ディスクストレージ、磁気ディスクストレージ又はその他の磁気ストレージデバイス、或いは、コンピュータで時刻可能な命令又はデータ構造の形式で所望のプログラムコード手段を搬送又は保存するために使用されることが可能な何らかの他の媒体を含む。情報がネットワーク又は他の通信コネクション(有線、無線又はそれらの組み合わせ)を介してコンピュータに転送又は提供される場合、コンピュータは、そのコネクションを、コンピュータ読み取り可能な媒体と考えてよい。そのような如何なるコネクションもコンピュータ読み取り可能な媒体として適切に言及される。上記の事項の組み合わせもコンピュータ読み取り可能な媒体の範囲内に包含されるべきである。
【００４３】
コンピュータ実行可能な命令は、以下のものに限定はされないが、汎用コンピュータ、特殊用途コンピュータ又は特殊用途処理装置が、所定の機能又は一群の機能を実行することを引き起こす命令又はデータ構造を含む。コンピュータ実行可能な命令は、スタンドアローン又はネットワーク環境のコンピュータにより実行されるプログラムモジュールも含む。一般に、プログラムモジュールは、ルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造などのようなタスクを実行する又は特定の抽象データタイプを実現するものを含む。コンピュータ実行可能な命令、関連するデータ構造及びプログラムモジュールは、本願で開示される方法のステップを実行するプログラムコードの具体例を表す。そのような実行可能な命令又は関連するデータ構造の特定のシーケンスは、そのようなステップで記述される機能を実現するための関連する処理の具体例を表す。
【００４４】
これら及び他の特徴及び特定事項、更には、関連する構造要素及びパーツの組み合わせによる動作方法及び機能、製造の経済性は、添付図面に関連する詳細な説明及び特許請求の範囲を考察することにより明らかになり、全ての図面は本説明の一部をなし、様々な図面において、同様な参照番号は対応するパーツを示す。しかしながら、図面は説明及び記述を目的としているにすぎず、特許請求の範囲の限定を規定するようには意図されていないことは、明らかに理解されるべきである。明細書及び特許請求の範囲で使用されるように、「ある」、「或る」、「前記」のような言い回しは、明示的な別段の断りがない限り、1つだけでなく複数個存在する場合も含む。
【００４５】
基本的な概念を説明しているが、むしろ、この詳細な開示内容を理解する当業者にとって、上記の詳細な開示は単なる一例として提示されているに過ぎず限定ではないことが、明らかであろう。本願において明示的に言及されていなかったとしても、様々な代替例、改善例及び変形例が可能であり、当業者に意図される。これらの代替例、改善例及び変形例は、本開示により示唆されるように意図されており、本開示の具体的な実施形態の精神及び範囲内に属する。
【００４６】
更に、本開示の実施形態を説明するために所定の言い回しが使用されている。例えば、「一実施形態」、「実施形態」及び/又は「幾つかの実施形態」等の用語は、ある実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造又は特定事項が、本開示の少なくとも1つの実施形態に含まれることを意味する。従って、本明細書の様々な部分における「一実施形態」、「一実施例」又は「代替実施形態」に関する2つ以上の言及は、必ずしも全てが同じ実施形態を指しているとは限らないことが、強調されかつ認められるべきである。更に、特定の特徴、構造又は特定事項は、本開示の1つ以上の実施形態において適切に組み合わせられてよい。更に、「論理装置」という用語は、1つ以上の機能を実行するハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア(又はそれらの組み合わせ)を表す。例えば、「ハードウェア」の具体例は、集積回路、有限状態マシンを含み、或いは、論理装置の組み合わせさえも含むが、これらに限定されない。集積回路は、マイクロプロセッサのようなプロセッサ、特定用途向け集積回路、ディジタル信号処理プロセッサ、マイクロコントローラ等の形態をとってもよい。
【００４７】
更に、処理要素又はシーケンスの言及される順序、或いは、数字、文字又はその他の指示に関する用法は、特許請求の範囲で特定している場合を除き、特許請求の範囲における処理及び方法を何らかの順序に限定するようには意図されていない。現在のところ本開示の様々な有用な形態であると考えられる様々な具体例を通じて上記の開示は説明しているが、そのような詳細な事項は説明を目的としてなされているにすぎず、特許請求の範囲は開示される実施形態に限定されず、むしろ、開示される実施形態の精神及び範囲内にある変形例及び均等な形態を包含するように意図されていることが、理解されるべきである。
【００４８】
同様に、本開示の実施形態の上記の説明において、開示を簡素化又は合理化して1つ以上の本発明の様々な実施形態の理解を促進する目的のために、様々な特徴は1つの実施形態、図面又はその説明に一緒にまとめられていることが、認められるべきである。しかしながら、その説明方法は、特許請求の範囲の特定事項が、各請求項で明示的に言及されるもの以外の特徴を必要とする意向を反映しているように解釈されるべきでない。むしろ、特許請求の範囲が示すように、本発明による実施形態は、説明された上記の単独の実施形態のうちの全ての特徴より少ない特徴でも成立する。従って、詳細な説明に続く特許請求の範囲は、その詳細な説明に明示的に組み入れられている。
【００４９】
＜具体例＞
以下の具体例は、本開示の様々な実施形態及び原理による非限定的な特徴及び特定事項を強調している。
【００５０】
具体例1は通信システムであり、通信システムは、少なくとも2つの送信アンテナを有する送信装置であって、少なくとも2つの送信アンテナの各々は指向性ビーム信号を形成及び/又は方向付けるように構成される、送信装置と、少なくとも2つの受信アンテナを有する受信装置とを有する。送信アンテナのビーム信号により形成される受信装置における照射スポットが、隣接する受信アンテナ間の空間的な距離より小さく、及び/又は、受信アンテナによる解像度スポットが、送信アンテナ間の空間的な距離より小さくなるように、送信装置及び受信装置は構成されかつ配置される。
【００５１】
具体例2は具体例1の通信システムであり、送信アンテナ及び受信アンテナがmm波信号を送信及び/又は受信するように更に構成される。
【００５２】
具体例3は具体例1-2のうちの何れかの通信システムであり、隣接するアンテナが直交偏波を有する。
【００５３】
具体例4は具体例1-3のうちの何れかの通信システムであり、送信装置及び/又は受信装置は、送信及び/又は受信される信号に、多入力多出力(MIMO)ベースバンド処理を適用することが可能である。
【００５４】
具体例5は具体例1-4のうちの何れかの通信システムであり、少なくとも2つの送信アンテナを有する複数の送信装置を更に有し、各々のアンテナは指向性ビーム信号を形成及び/又は方向付けるように構成される。
【００５５】
具体例6は具体例1-5のうちの何れかの通信システムであり、少なくとも2つの受信アンテナを有する複数の受信装置を更に有し、各々のアンテナは指向性ビーム信号を受信するように構成される。
【００５６】
具体例7は少なくとも2つの送信アンテナを含む装置であり、各々のアンテナは指向性ビーム信号を形成及び/又は方向付けるように構成される。本装置は、本装置の送信アンテナと同数の受信アンテナを有する受信装置と通信するように構成され、受信アンテナによる解像度スポットが隣接する送信アンテナ間の空間的な距離より小さくなるように配置される。
【００５７】
具体例8は具体例7の装置であって、送信アンテナがmm波信号を送信するように構成される。
【００５８】
具体例9は具体例7-8のうちの何れかの装置であり、送信される信号にMIMOベースバンド処理を適用することが可能である。
【００５９】
具体例10は具体例7-9のうちの何れかの装置であり、隣接する送信アンテナが直交偏波を有する。
【００６０】
具体例11は具体例7-10のうちの何れかの装置であり、複数の受信装置と通信するように更に構成される。
【００６１】
具体例12は少なくとも2つの受信アンテナを含む装置であり、各々のアンテナは指向性ビーム信号を受信するように構成される。本装置は、本装置の受信アンテナと同数の送信アンテナを有する送信装置と通信するように構成され、送信アンテナのビーム信号により形成される受信装置における照射スポットが、隣接する受信アンテナ間の空間的な距離より小さくなるように配置される。
【００６２】
具体例13は具体例12の装置であり、受信アンテナがmm波信号を受信するように構成される。
【００６３】
具体例14は具体例12-13のうちの何れかの装置であり、受信される信号にMIMOベースバンド事後処理を適用することが可能である。
【００６４】
具体例15は具体例12-14のうちの何れかの装置であり、隣接する受信アンテナが直交偏波信号を受信するように更に構成される。
【００６５】
具体例16は具体例12-15のうちの何れかの装置であり、複数の送信装置と通信するように更に構成される。
【００６６】
具体例17は通信方法であり、(i)指向性ビーム信号を形成する及び/又は方向付けるように構成される少なくとも2つの送信アンテナを有する送信装置を提供し、(ii)少なくとも2つの受信アンテナを有する受信装置を提供し、(iii)送信装置の少なくとも2つの送信アンテナから指向性ビーム信号を送信する。送信アンテナのビーム信号により形成される受信装置における照射スポットが、隣接する受信アンテナ間の空間的な距離より小さく、及び/又は、受信アンテナによる解像度スポットが、送信アンテナ間の空間的な距離より小さくなるように、少なくとも2つの送信アンテナが配置される。
【００６７】
具体例18は具体例17の方法であり、送信アンテナ及び受信アンテナがmm波信号を送信及び/又は受信するように更に構成される。
【００６８】
具体例19は具体例17-18のうちの何れかの方法であり、隣接するアンテナが直交偏波を有する。
【００６９】
具体例20は具体例17-19のうちの何れかの方法であり、送信装置及び/又は受信装置は、送信及び/又は受信される信号に、多入力多出力(MIMO)ベースバンド処理を適用することが可能である。
【００７０】
具体例21はコンピュータ読み取り可能なコードを有するコンピュータ読み取り可能な媒体であり、コードは、媒体に物理的に組み込まれ、プロセッサにより実行されると、具体例17-20のうち何れかの方法をプロセッサに実行させる。
【００７１】
具体例22は、実行される場合に具体例17-20のうち何れかの方法を実行するためのコンピュータ読み取り可能な命令を有するコンピュータ読み取り可能な媒体。
【００７２】
具体例23は具体例17-20のうち何れかの方法を実行する手段を有する電子装置である。
【００７３】
具体例24は具体例1の通信システムであり、隣接するアンテナは直交偏波を有する。
【００７４】
具体例25は具体例1の通信システムであり、送信装置及び/又は受信装置は、送信及び/又は受信される信号に、多入力多出力(MIMO)ベースバンド処理を適用することが可能である。
【００７５】
具体例26は具体例1の通信システムであり、少なくとも2つの送信アンテナを有する複数の送信装置を更に有し、各々のアンテナは指向性ビーム信号を形成及び/又は方向付けるように構成される。
【００７６】
具体例27は具体例1の通信システムであり、少なくとも2つの受信アンテナを有する複数の受信装置を更に有し、各々のアンテナは指向性ビーム信号を受信するように構成される。
【００７７】
具体例28は具体例7の装置であり、送信される信号にMIMOベースバンド処理を適用することが可能である。
【００７８】
具体例29は具体例7の装置であり、隣接する送信アンテナが直交偏波を有する。
【００７９】
具体例30は具体例7の装置であり、複数の受信装置と通信するように更に構成される。
【００８０】
具体例31は具体例12の装置であり、受信される信号にMIMOベースバンド事後処理を適用することが可能である。
【００８１】
具体例32は具体例12の装置であり、隣接する受信アンテナが直交偏波信号を受信するように更に構成される。
【００８２】
具体例33は具体例12の装置であり、複数の送信装置と通信するように更に構成される。
【００８３】
具体例34は具体例17の方法であり、隣接するアンテナが直交偏波を有する。
【００８４】
具体例35は具体例17の方法であり、送信装置及び/又は受信装置は、送信及び/又は受信される信号に、多入力多出力(MIMO)ベースバンド処理を適用することが可能である。
【００８５】
具体例36はプロセッサを有する少なくとも1つの電子装置を有するシステムであり、プロセッサは、具体例17-20のうちの何れかの方法を実行するための命令を実行するために、メモリと通信する。
【００８６】
具体例37は、コンピュータプログラム論理装置を有するコンピュータ読み取り可能な媒体を有するコンピュータプログラムプロダクトであり、媒体に記録されるコンピュータプログラム論理装置は、具体例17-20のうち何れかの方法を実行するように構成される。
【００８７】
＜関連出願に関するクロスリファレンス＞
本願は2013年2月26日付けで出願された米国出願第61/769,415号による利益を享受し、その内容全体は本願のリファレンスに組み入れられる。
【図１】
2016511974.tif 000003
【図１Ａ】
2016511974.tif 000004
【図１Ｂ】
2016511974.tif 000005
【図２】
2016511974.tif 000006
【図３】
2016511974.tif 000007
【図４】
2016511974.tif 000008
【図５】
2016511974.tif 000009
【図６】
2016511974.tif 000010
【国際調査報告】
2016511974.tif 000011
2016511974.tif 000012
2016511974.tif 000013