(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信チップセットと、コンピュータ読取可能記憶媒体とを含む、装置であって、
前記無線通信チップセットは、送信機と、受信機と、少なくとも２つのアンテナと、少なくとも２つのスイッチとを含み、前記無線通信チップセットは、
前記送信機を介して無線通信信号を送信し、
前記送信機を介してレーダー信号を送信し、
前記受信機を介して前記レーダー信号を受信するように構成され、
前記コンピュータ読取可能記憶媒体は、プロセッサによって実行されるとコントローラを実現するコンピュータ実行可能命令を含み、前記コントローラは、
前記送信機が前記少なくとも２つのアンテナのうちの第１のアンテナを介して前記無線通信信号および前記レーダー信号を送信することを可能にするように、前記少なくとも２つのスイッチのうちの第１のスイッチに、前記送信機を前記第１のアンテナに接続することを行なわせ、
前記送信機が前記無線通信信号を送信する時間の第１の部分の間、前記少なくとも２つのスイッチのうちの第２のスイッチに、前記受信機を前記少なくとも２つのアンテナのうちの第２のアンテナから切り離すことを行なわせ、
前記送信機が前記レーダー信号を送信する時間の少なくとも第２の部分の間、前記受信機が前記第２のアンテナを介して前記レーダー信号を受信することを可能にするように、前記第２のスイッチに、前記受信機を前記第２のアンテナに接続することを行なわせるように構成される、装置。
【請求項２】
前記コントローラは、前記無線通信チップセットが連続波レーダーとして動作することを可能にする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記無線通信チップセットはさらに、前記受信機を介して他の通信信号を受信するように構成され、
前記コントローラは、前記受信機が前記他の通信信号を受信することを可能にするように、前記第１のスイッチに、前記送信機を前記第１のアンテナから切り離すことを行なわせ、前記第２のスイッチに、前記受信機を前記第２のアンテナに接続することを行なわせるように構成される、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記コントローラは、前記無線通信チップセットが無線通信のための時分割二重化を行なうことを可能にする、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記レーダー信号は、線形周波数変調信号を含む、請求項１から４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記無線通信チップセットは、他の受信機と、前記少なくとも２つのアンテナのうちの第３のアンテナと、前記少なくとも２つのスイッチのうちの第３のスイッチとを含み、
前記無線通信チップセットは、前記他の受信機を介して前記レーダー信号を受信するように構成され、
前記コントローラは、前記送信機が前記レーダー信号を送信する時間の少なくとも前記第２の部分の間、前記第３のスイッチに、前記他の受信機を前記第３のアンテナに接続することを行なわせるように構成され、前記受信機および前記他の受信機の双方を接続することは、前記無線通信チップセットがデジタルビーム形成をサポートすることを可能にする、請求項１から５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記送信機および前記受信機は、前記無線通信チップセット内の同じ送受信機に関連付けられる、請求項１から６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記送信機および前記受信機は、前記無線通信チップセット内の異なる送受信機に関連付けられる、請求項１から６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
無線通信チップセットと、コンピュータ読取可能記憶媒体とを含む、装置であって、
前記無線通信チップセットは、送信機と、受信機と、少なくとも１つのアンテナと、スイッチとを含み、前記無線通信チップセットは、
前記送信機および前記少なくとも１つのアンテナを介して無線通信信号を送信し、
前記送信機および前記少なくとも１つのアンテナを介して複数のパルスを含むレーダー信号を送信し、
前記受信機および前記少なくとも１つのアンテナを介して前記複数のパルスを受信するように構成され、
前記コンピュータ読取可能記憶媒体は、プロセッサによって実行されるとコントローラを実現するコンピュータ実行可能命令を含み、前記コントローラは、
前記無線通信信号を送信するために、前記スイッチに、前記送信機を前記少なくとも１つのアンテナに接続することおよび前記受信機を前記少なくとも１つのアンテナから切り離すことを行なわせ、
前記複数のパルスのうちの１つのパルスが、前記複数のパルスのうちの２つの他のパルスを前記送信機が送信する時間の間に、前記受信機によって受信されることを可能にするように、前記スイッチに、前記送信機または前記受信機と前記少なくとも１つのアンテナとの接続の切換えを行なわせるように構成される、装置。
【請求項１０】
前記コントローラは、前記無線通信チップセットがパルスドップラーレーダーとして動作することを可能にする、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記複数のパルスは、ターゲットによって反射され、
前記コンピュータ読取可能記憶媒体は、前記プロセッサによって実行されると、受信された前記複数のパルスに基づいて前記ターゲットの距離または距離変化率を判定するように構成されたレーダーベースのアプリケーションを実現する、他のコンピュータ実行可能命令を含む、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記送信機および前記受信機は、前記無線通信チップセット内の同じ送受信機に関連付けられる、請求項９から１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
前記送信機および前記受信機は、前記無線通信チップセット内の異なる送受信機に関連付けられる、請求項９から１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
無線通信チップセットの送信機が第１のアンテナに接続されることを行なうステップと、
前記送信機および前記第１のアンテナを介して無線通信信号を送信するステップと、
前記送信機が前記無線通信信号を送信する時間の第１の部分の間、前記無線通信チップセットの受信機が第２のアンテナから切り離されることを行なうステップと、
前記送信機および前記第１のアンテナを介してレーダー信号を送信するステップと、
前記送信機が前記レーダー信号を送信する時間の少なくとも第２の部分の間、前記無線通信チップセットの前記受信機が前記第２のアンテナに接続されることを行なうステップと、
ターゲットによって反射された前記レーダー信号を、前記受信機および前記第２のアンテナを介して受信するステップと、
前記ターゲットの位置を判定するために、受信された前記レーダー信号を処理するステップとを含む、方法。
【請求項１５】
時間の前記第２の部分の間、前記受信機が前記第２のアンテナに接続されることを行なうステップは、レーダー感知のための前記無線通信チップセットの全二重動作を可能にする、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記レーダー信号は、連続波レーダー信号である、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記レーダー信号は、パルスレーダー信号である、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記受信機が前記第２のアンテナに接続されることを行なうステップと、
時間の第３の部分の間、前記受信機を介して他の通信信号を受信するステップと、
時間の前記第３の部分の間、前記送信機が前記第１のアンテナから切り離されることを行なうステップとをさらに含む、請求項１４から１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
時間の前記第３の部分の間、前記送信機が切り離されることを行なうステップと、時間の前記第１の部分の間、前記受信機が切り離されることを行なうステップとは、無線通信のための前記無線通信チップセットの半二重動作を可能にする、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記無線通信チップセットの他の受信機が、前記送信機が前記レーダー信号を送信する時間の少なくとも前記第２の部分の間、第３のアンテナに接続されることを行なうステップと、
前記ターゲットによって反射された前記レーダー信号を、前記他の受信機を介して受信するステップと、
前記ターゲットの角度位置を判定するために、前記受信機および前記他の受信機を介して受信された前記レーダー信号に基づいてデジタルビーム形成を行なうステップとをさらに含む、請求項１４から１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
無線通信チップセットの少なくとも２つのスイッチを制御するためのプログラムであって、前記プログラムは、プロセッサによって実行されると、
前記無線通信チップセットの送信機が前記無線通信チップセットの第１のアンテナを介して無線通信信号およびレーダー信号を送信することを可能にするように、前記少なくとも２つのスイッチのうちの第１のスイッチに、前記送信機を前記第１のアンテナに接続することを行なわせること、
前記無線通信信号が送信される時間の第１の部分の間、前記少なくとも２つのスイッチのうちの第２のスイッチに、前記無線通信チップセットの受信機を前記無線通信チップセットの第２のアンテナから切り離すことを行わせること、および
前記送信機が前記レーダー信号を送信する時間の少なくとも第２の部分の間、前記受信機が前記第２のアンテナを介して前記レーダー信号を受信することを可能にするように、前記第２のスイッチに、前記受信機を前記第２のアンテナに接続することを行わせることを、前記プロセッサに実行させるコンピュータ実行可能命令を含む、プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願との相互参照
本願は、２０１７年５月３１日に出願された米国仮出願第６２／５１２，９５２号の優先権を主張する、２０１８年３月２２日に出願された米国通常出願第１５／９２８，３４６号の利益を主張する。これらの出願の開示は、それら全体がここに引用により援用される。
【背景技術】
【０００２】
背景
レーダーは、物体を検出して追跡し、表面をマッピングし、ターゲットを認識することができる有用なデバイスである。多くの場合、レーダーは、カメラのようなかさ高く高価なセンサに取って代わり、薄暗い照明や霧といった異なる環境条件の存在下で、もしくは、動いているかまたは重なっているターゲットに対して、向上した性能を提供し得る。
【０００３】
レーダー感知を使用することは有利であり得るものの、レーダーセンサを商用デバイスに組込むことに関する多くの課題が存在する。たとえば、より小型の消費者デバイスはレーダーセンサのサイズに制限を課し、それは性能を制限し得る。さらに、従来のレーダーは、レーダー固有信号を生成するために特注設計のレーダー固有ハードウェアを使用する。組込まれる場合、このハードウェアは高価となり、消費者デバイスにおいて追加のスペースを必要し得る。その結果、追加のコストおよび空間制約により、消費者デバイスがレーダーセンサを組込む可能性は低い。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
概要
無線通信チップセットを使用するレーダー感知のための全二重動作を可能にする技術および装置が説明される。コントローラが、無線通信チップセットにおける複数の送受信機とアンテナとの接続を初期化または制御する。少なくとも１つの送受信機と少なくとも２つのアンテナとを含む無線通信チップセットについて、コントローラは、少なくとも１つの送信チェーンおよび少なくとも１つの受信チェーンを異なるアンテナに接続することを行なわせることができる。これは、無線通信チップセットが連続波レーダーとして使用され、レーダー信号を同時に送信および受信することを可能にする。少なくとも１つの送受信機と少なくとも１つのアンテナとを含む無線通信チップセットについて、コントローラは、送信チェーンまたは受信チェーンとアンテナとの接続の高速切換を可能にすることができる。これは、無線通信チップセットがパルスドップラーレーダーとして使用され、送信および受信レーダー信号からのパルスをインターリーブすることを可能にする。これらの技術を利用することにより、無線通信チップセットは、無線通信またはレーダー感知のために使用され得る。
【０００５】
以下に説明される局面は、無線通信チップセットと、プロセッサと、プロセッサによる実行に応答してコントローラを実現するコンピュータ実行可能命令を含むコンピュータ読取可能記憶媒体とを含む。無線通信チップセットは、送信機と、受信機と、少なくとも２つのアンテナと、少なくとも２つのスイッチとを含む。無線通信チップセットは、送信機を介して信号を送信するように構成される。無線通信チップセットはまた、受信機を介して信号を受信するように構成される。コントローラは、送信機が少なくとも２つのアンテナのうちの１つのアンテナを介して信号を送信することを可能にするように、少なくとも２つのスイッチのうちの１つのスイッチに、送信機を当該１つのアンテナに接続することを行なわせるように構成される。コントローラはまた、送信機が当該１つのアンテナを介して信号を送信する時間の少なくとも一部の間、受信機が少なくとも２つのアンテナのうちの他のアンテナを介して信号を受信することを可能にするように、少なくとも２つのスイッチのうちの他のスイッチに、受信機を当該他のアンテナに接続することを行なわせるように構成される。
【０００６】
以下に説明される局面はまた、無線通信チップセットと、プロセッサと、プロセッサによる実行に応答してコントローラを実現するコンピュータ実行可能命令を含むコンピュータ読取可能記憶媒体とを含む。無線通信チップセットは、送信機と、受信機と、少なくとも１つのアンテナと、スイッチとを含む。無線通信チップセットは、スイッチを介して、送信機または受信機を少なくとも１つのアンテナに接続するように構成される。無線通信チップセットはまた、送信機を介して信号を送信するように構成される。信号は複数のパルスを含む。受信機を介して、無線通信チップセットは複数のパルスを受信するように構成される。コントローラは、複数のパルスのうちの１つのパルスが、複数のパルスのうちの２つの他のパルスを送信機が送信する時間の合間に受信機によって受信されることを可能にするように、スイッチに、送信機または受信機の接続を切換えることを行なわせるように構成される。
【０００７】
以下に説明される局面はまた、無線通信チップセットの送信機が第１のアンテナに接続されることを行なう方法を含む。方法はまた、無線通信チップセットの受信機が第２のアンテナに接続されることを行なうステップを含む。送信機および第１の方法を介して、方法は信号を送信するステップを含む。方法はまた、ターゲットによって反射された信号を、受信機および第２のアンテナを介して受信するステップを含む。信号を受信するステップは、送信機が信号を送信している時間の少なくとも一部の間に起こる。方法はさらに、ターゲットの位置を判定するために、受信された信号を処理するステップを含む。
【０００８】
以下に説明される局面はまた、無線通信チップセットにおける１つ以上の送信機、受信機、およびアンテナの接続を制御するための手段を有するシステムを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
無線通信チップセットを使用するレーダー感知のための全二重動作を可能にするための装置および技術が、以下の図面を参照して説明される。同じ機能および構成要素を参照するために、同じ番号が図面全体にわたって使用される。
【図１】無線通信チップセットを使用するレーダー感知が説明される例示的な環境を示す図である。
【図２】無線通信およびレーダー感知を行なっている複数の通信デバイスを有する例示的な環境を示す図である。
【図３】例示的なコンピューティング装置を示す図である。
【図４】例示的な無線通信チップセットを示す図である。
【図５】全二重動作のための例示的な通信デバイスを示す図である。
【図６−１】連続波レーダーのための無線通信チップセットの全二重動作を示す図である。
【図６−２】パルスドップラーレーダーのための無線通信チップセットの全二重動作を示す図である。
【図７】例示的なデジタルビーム形成器とデジタルビーム形成のための無線通信チップセットとを示す図である。
【図８−１】デジタルビーム形成のための例示的な無線通信チップセットを示す図である。
【図８−２】デジタルビーム形成のための他の例示的な無線通信チップセットを示す図である。
【図９】例示的なレーダー変調器とレーダー変調のための無線通信チップセットとを示す図である。
【図１０】無線通信およびレーダー感知を行なう例示的な通信デバイスを示す図である。
【図１１】無線通信チップセットを使用するレーダー感知のための全二重動作を行なうための例示的な方法を示す図である。
【図１２】無線通信チップセットを使用するレーダー感知のためのデジタルビーム形成を行なうための例示的な方法を示す図である。
【図１３】無線通信チップセットを使用するレーダー感知のためのレーダー変調を行なうための例示的な方法を示す図である。
【図１４】レーダー感知のための無線通信チップセットを具現化する、または、当該無線通信チップセットの使用を可能にする技術が実現され得る、例示的なコンピューティングシステムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
詳細な説明
概説
多くのコンピューティングデバイスはレーダーセンサを有していないかもしれないが、これらのコンピューティングデバイスはレーダー感知から利益を得ることがある。レーダー感知は、たとえば、ジェスチャー認識を介したユーザーインターフェイス、近接検出を介した省電力技術などを向上させることができる。
【００１１】
しかしながら、コンピューティングデバイスは無線通信チップセットを含む場合があり、それは、ユーザが友人と話したり、情報をダウンロードしたり、写真を共有したり、家庭用デバイスを遠隔制御したり、全地球測位情報を受信したり、または、ラジオ局の放送を聞くことを可能にすることができる。無線通信チップセットは無線通信信号を送受信するために使用されるものであるが、無線通信チップセットは、アンテナ、送受信機、およびプロセッサといった、レーダーセンサと同様のコンポーネントを多く含む。さらに、無線通信のために使用される周波数は、レーダー感知に使用されるもの（たとえば、Ｓバンド、Ｃバンド、Ｘバンド、ミリメートル波周波数など）と同様である場合がある。
【００１２】
しかしながら、無線通信チップセットは典型的には、レーダー感知ではなく無線通信のために設計されている。たとえば、無線通信チップセットは、通信信号の送信と受信とを切換えるために時分割二重化技術を使用するようにセットアップされ得るが、それは、レーダー感知のための近距離ターゲットの検出を容易にしないかもしれない。加えて、無線通信チップセットは、単一の送信または受信チェーンを利用するようにセットアップされ得るが、それは、レーダー感知のためのターゲットの角度位置の判定を容易にしないかもしれない。さらに、無線通信チップセットは、通信変調を利用するようにセットアップされ得るが、それは、レーダー感知のためのターゲットの距離およびドップラーの判定を容易にしないかもしれない。
【００１３】
そのため、この文献は、レーダー感知技術を実現するために無線通信チップセットを使用するための技術およびデバイスを説明する。これらの技術は、無線通信チップセットが、無線通信信号に加えて、または無線通信信号の代わりにレーダー信号を送受信することを可能にする、コントローラを利用する。特に、コントローラは、無線通信チップセットに、全二重動作を行ない、デジタルビーム形成をサポートし、またはレーダー変調を生成することを行なわせることができる。
【００１４】
全二重動作は、送信および受信が時間の同じ部分にわたって起こることを可能にし、それにより、連続波レーダーまたはパルスドップラーレーダー技術の使用を可能にする。デジタルビーム形成は、ターゲットの角度位置を判定するための特注ビームステアリングおよび成形を可能にする。デジタルビーム形成技術を使用して、さまざまなレーダー場が無線通信チップセットによって送信または受信され得る。レーダー変調は、レーダー信号が無線通信チップセットによって送受信されることを可能にし、それにより、レーダー感知のための周波数変調（frequency modulation：ＦＭ）測距技術またはドップラー感知技術をサポートする。
【００１５】
これらの技術を使用して、無線通信チップセットは、ユーザの存在の検出、非接触制御のためのユーザのジェスチャーの追跡、自律駆動のための衝突回避の提供などを行なう、レーダーベースのアプリケーションのために使用され得る。コンピューティングデバイスの目的に依存して、無線通信チップセットは、レーダー感知のために再利用可能であり、または、無線通信およびレーダー感知の双方を提供可能である。したがって、無線通信チップセットを含むコンピューティングデバイスは、レーダーセンサまたはレーダー固有ハードウェアを使用することなく、レーダー感知を利用し、レーダー感知から利益を得ることができる。さらに、これらの技術のうちのいくつかは、異なる構成を有するさまざまな異なる無線通信チップセットのために調整または最適化され得る。レーダー感知を多くのコンピューティングデバイスにとって手頃で利用可能なものにすることはさらに、複数のコンピューティングデバイスが、能動、受動、またはバイスタティックレーダー技術を実現することを可能にすることができる。この文献はこれから例示的な環境を説明し、その後、例示的な装置、例示的な方法、および例示的なコンピューティングシステムを説明する。
【００１６】
例示的な環境
図１は、無線通信チップセットを使用するレーダー感知を使用する技術、および、当該レーダー感知を含む装置が具現化され得る、例示的な環境１００の図である。環境１００はコンピューティングデバイス１０２を含み、それは、無線通信リンク１０８（無線リンク１０８）を通して基地局１０６と通信するための無線通信チップセット１０４を含む。この例では、コンピューティングデバイス１０２はスマートフォンとして実現される。しかしながら、コンピューティングデバイス１０２は、図２および図３に関してより詳細に説明されるように、任意の好適なコンピューティングデバイスまたは電子デバイスとして実現されてもよい。
【００１７】
基地局１０６は、無線リンク１０８を介してコンピューティングデバイス１０２と通信し、無線リンク１０８は、任意の好適なタイプの無線リンクとして実現されてもよい。基地局１０６はセルラーネットワークのタワーとして図示されているが、基地局１０６は、人工衛星、ケーブルテレビヘッドエンド、地上波テレビ放送タワー、アクセスポイント、ピアツーピアデバイス、メッシュネットワークノード、インターネット・オブ・シングス（Internet of-Things：ＩｏＴ）デバイスなどといった、他のデバイスを表わすかまたは他のデバイスとして実現されてもよい。したがって、コンピューティングデバイス１０２は、無線リンク１０８を介して基地局１０６または他のデバイスと通信してもよい。
【００１８】
無線リンク１０８は、基地局１０６からコンピューティングデバイス１０２に通信されるデータまたは制御情報のダウンリンク、もしくは、コンピューティングデバイス１０２から基地局１０６に通信される他のデータまたは制御情報のアップリンクを含み得る。無線リンク１０８は、セルラーネットワーク用のもの（たとえば、第３世代パートナーシップ・プロジェクト・ロング・ターム・エボリューション（3rd Generation Partnership Project Long-Term Evolution：３ＧＰＰ  ＬＴＥ）または第５世代（５Ｇ））、ＩＥＥＥ  ８０２．１１（たとえば、８０２．１１ｎ／ａｃ／ａｄ／ｇ／ａ／ｂ）、Ｗｉ−Ｆｉ、ＷｉＧｉｇ（登録商標）、ＷｉＭＡＸ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、マルチ入力マルチ出力（multiple-input multiple-output：ＭＩＭＯ）ネットワークなどを含む、任意の好適な通信プロトコルまたは規格を使用して実現されてもよい。
【００１９】
レーダーセンサを有する代わりに、コンピューティングデバイス１０２は、無線通信チップセット１０４をレーダー感知のために利用する。図１に示すように、例示的なレーダー感知アプリケーションは、閉塞ジェスチャー認識アプリケーション１１０−１を含み、それは、ハンドバッグに入れられて運ばれているコンピューティングデバイス１０２が、ハンドバッグの外部で行なわれたジェスチャーを検出することを可能にする。他のジェスチャー認識アプリケーション１１０−２は、（ウェアラブルスマートウォッチとして示された）コンピューティングデバイス１０２が、ユーザがコンピューティングデバイス１０２と対話するためにジェスチャーを行ない得る（破線の立方体として示された）レーダー場を提供することを可能にする。例示的な医療診断アプリケーション１１０−３は、コンピューティングデバイス１０２が、ユーザの生理的特徴を測定すること、または顔面痙攣などの異常な体の動きを評価することを可能にする。これらの測定は、さまざまな病状（たとえば、発作またはパーキンソン病の症状）の診断を支援することができる。例示的なマッピングアプリケーション１１０−４は、コンピューティングデバイス１０２が、状況認識のために周囲環境の３次元マップを生成することを可能にする。無線通信チップセット１０４を使用して、コンピューティングデバイス１０２は、図２に関してより詳細に説明されるように、能動または受動レーダー感知技術を実現することができる。
【００２０】
図２は、無線通信およびレーダー感知を行なっている複数の通信デバイス１０２を有する例示的な環境２００を示す。環境２００におけるコンピューティングデバイス１０２は、図１のコンピューティングデバイス１０２と、スマートフォン２０２と、スマート冷蔵庫２０４とを含み、それらの各々は無線通信チップセット１０４を含む。無線通信チップセット１０４を使用して、コンピューティングデバイス１０２およびスマートフォン２０２は、無線リンク１０８−１および無線リンク１０８−２をそれぞれ介して基地局１０６と通信する。同様に、スマート冷蔵庫２０４は、無線リンク１０８−３を介してコンピューティングデバイス１０２と通信する。
【００２１】
無線リンク１０８を介して通信信号を送受信することに加えて、これらのデバイスの各々はレーダー感知を行なうこともできる。無線通信チップセット１０４を使用して、コンピューティングデバイス１０２、スマートフォン２０２、およびスマート冷蔵庫は、レーダー場２０６−１、２０６−２、および２０６−３によってそれぞれ示されたそれら自体のレーダー信号を送受信することにより、モノスタティックレーダーとして動作することができる。
【００２２】
環境２００のように２つ以上のコンピューティングデバイス１０２が存在する環境では、複数のコンピューティングデバイス１０２は、バイスタティックレーダー、マルチスタティックレーダー、またはネットワークレーダーを実現するために連携することができる。言い換えれば、１つ以上のコンピューティングデバイス１０２がレーダー信号を送信することができ、他の１つ以上のコンピューティングデバイス１０２がそれらのレーダー信号を受信することができる。協調的なレーダー感知のために、コンピューティングデバイス１０２は、原子時計、全地球測位システム（global-positioning system：ＧＰＳ）時間、セルラー同期、無線通信などを使用して時刻同期され得る。
【００２３】
場合によっては、レーダー感知動作が、コンピューティングデバイス１０２間で、各デバイスの能力および位置に従って割当てられ得る。たとえば、レーダー信号を送信するために、たとえば最も高い送信パワーまたはより広い視野を有するデバイスが使用され得る。協調的または非協調的な技術を通して集められたレーダーデータを全コンピューティングデバイス１０２で共有することもでき、それは、検出確率、ターゲット位置精度、ターゲット追跡、ならびに、ターゲット配向および形状推定を向上させることができる。複数のコンピューティングデバイス１０２によって提供されたレーダーデータを、誤認警報を減少させ、三角測量を実行し、または干渉分光法をサポートするために使用することもできる。
【００２４】
レーダー感知のための複数のコンピューティングデバイス１０２の使用は、周囲環境の大部分が照射されること、および、レーダーデータが異なる視点から集められることを可能にする。レーダー感知に関連付けられた時間またはパワーコストを、複数のコンピューティングデバイス１０２中に分散させることもでき、それにより、制限されたリソースを有するコンピューティングデバイス１０２がレーダー感知を行なうことを可能にする。
【００２５】
より詳細には、無線通信チップセット１０４をコンピューティングデバイス１０２の一部として示す図３を考慮されたい。コンピューティングデバイス１０２は、デスクトップコンピュータ１０２−１、タブレット１０２−２、ラップトップ１０２−３、テレビ１０２−４、コンピューティングウォッチ１０２−５、コンピューティング眼鏡１０２−６、ゲーミングシステム１０２−７、電子レンジ１０２−８、および車両１０２−９を含む、さまざまな非限定的な例示的デバイスを有して示される。無線ルータ、ドローン、トラックパッド、ドローイングパッド、ネットブック、ｅリーダ、ホームオートメーションおよび制御システム、ならびに他の家電といった、他のデバイスも使用されてもよい。なお、コンピューティングデバイス１０２はウェアラブルであってもよく、ウェアラブルではないもののモバイルであってもよく、または、比較的固定されたもの（たとえばデスクトップおよび設備）であってもよい。
【００２６】
コンピューティングデバイス１０２は、有線、無線、または光学ネットワークを通してデータを通信するためのネットワークインターフェイス３０２を含んでいてもよい。たとえば、ネットワークインターフェイス３０２は、ローカルエリアネットワーク（local-area-network：ＬＡＮ）、無線ローカルエリアネットワーク（wireless local-area-network：ＷＬＡＮ）、パーソナルエリアネットワーク（personal-area-network：ＰＡＮ）、広域ネットワーク（wide-area-network：ＷＡＮ）、イントラネット、インターネット、ピアツーピアネットワーク、ポイントツーポイントネットワーク、メッシュネットワークなどを通してデータを通信してもよい。コンピューティングデバイス１０２はまた、ディスプレイ（図示せず）を含んでいてもよい。
【００２７】
コンピューティングデバイス１０２はまた、１つ以上のコンピュータプロセッサ３０４と、コンピュータ読取可能媒体３０６とを含み、コンピュータ読取可能媒体３０６はメモリ媒体および記憶媒体を含む。コンピュータ読取可能媒体３０６は、コンピューティングデバイス１０２の命令、データ、および他の情報を格納するように実現されており、このため、一時的な伝搬信号または搬送波を含んでいない。コンピュータ読取可能媒体３０６上のコンピュータ読取可能命令として具現化されたアプリケーションおよび／またはオペレーティングシステム（図示せず）が、ここに説明される機能性のうちのいくつかを提供するためにコンピュータプロセッサ３０４によって実行され得る。コンピュータ読取可能媒体３０６は、レーダーベースのアプリケーション３０８と、コントローラ３１０とを含む。レーダーベースのアプリケーション３０８は、ユーザの存在の検出、非接触制御のためのユーザのジェスチャーの追跡、自律駆動のための障害物の検出などといったレーダー感知機能を行なうために、無線通信チップセット１０４によって提供されるレーダーデータを使用する。
【００２８】
コントローラ３１０は、無線通信またはレーダー感知のための無線通信チップセット１０４の動作を制御する。図３では、コントローラ３１０は、コンピュータ読取可能媒体３０６上に格納され、コンピュータプロセッサ３０４によって実行されるソフトウェアモジュールであるように示されている。いくつかの実現化例では、コントローラ３１０は、無線通信チップセット１０４に転送されるかまたは無線通信チップセット１０４上に格納され、無線通信チップセット１０４によって実行されるソフトウェアまたはファームウェアを含む。他の場合では、コントローラ３１０は、無線通信チップセット１０４内に一体化されたコントローラである。
【００２９】
コントローラ３１０は、レーダー感知のための機能を提供するために、無線通信チップセット１０４を始動し、設定し、または動作させる。これらの機能は、全二重動作、デジタルビーム形成、またはレーダー変調を含む。コントローラ３１０はまた、優先順位、レーダーベースのアプリケーション３０８、またはレーダー感知のための予め定められた更新レートに基づいて、無線通信またはレーダー感知のための無線通信チップセット１０４の時分割を管理することができる。無線通信またはレーダー感知に対する要求が、コンピューティングデバイス１０２に関連付けられた他のアプリケーションから、コントローラ３１０によって取得され得る。場合によっては、コントローラ３１０は、図１０に関してより詳細に説明されるように、無線通信チップセット１０４が無線通信およびレーダー感知の双方を同時に提供することを引き起こすことができる。無線通信チップセット１０４は、図４に関してさらに説明される。
【００３０】
図４は例示的な無線通信チップセット１０４を示し、それは通信インターフェイス４０２を含む。通信インターフェイス４０２は、コンピューティングデバイス１０２または遠隔デバイスに、無線通信のための通信データ、またはレーダー感知のためのレーダーデータを提供する。しかしながら、無線通信チップセット１０４がコンピューティングデバイス１０２内に一体化されている場合、通信インターフェイス４０２を使用する必要はない。レーダーデータは、未加工の同相または直交位相（in-phase or quadrature：Ｉ／Ｑ）データ、予め処理された距離ドップラーマップなどを含んでいてもよく、それらはさらに、レーダーベースのアプリケーション３０８またはコントローラ３１０を介して、コンピュータプロセッサ３０４によって処理されてもよい。
【００３１】
無線通信チップセット１０４はまた、少なくとも１つのアンテナ４０４と、少なくとも１つの送受信機４０６とを含む。アンテナ４０４は、無線通信チップセット１０４から離れていてもよく、または、無線通信チップセット１０４内に一体化されてもよい。アンテナ４０４は、アンテナダイバーシティ、送信ビーム形成、またはＭＩＭＯネットワークのための複数のアンテナ４０４を含み得る。場合によっては、複数のアンテナ４０４は２次元形状（たとえば平面アレイ）で編成される。複数のアンテナ４０４間の間隔は、レーダー信号の中心波長の半分よりも小さくてもよく、またはそれよりも大きくてもよく、またはそれと等しくてもよい。アンテナ４０４を使用して、コントローラ３１０は、無線通信チップセット１０４に、ステアリングされているかまたはステアリングされていない、広いかまたは狭い、もしくは成形された（たとえば、半球、立方体、扇形、円錐、円筒）ビームを形成させることができる。ステアリングおよび成形は、以下により詳細に説明されるように、デジタルビーム形成技術を使用して実現され得る。
【００３２】
送受信機４０６は、アンテナ４０４を介して送信または受信される信号を整えるための、フィルター、スイッチ、増幅器、混合器などといった回路および論理を含む。送受信機４０６はまた、合成、符号化、変調、復号、復調などといった同相および直交位相（Ｉ／Ｑ）動作を行なうための論理を含み得る。無線通信チップセット１０４によってサポートされる無線通信のタイプに基づいて、送受信機４０６は、１ＧＨｚ〜４００ＧＨｚの範囲、４ＧＨｚ〜１００ＧＨｚの範囲、および、５７ＧＨｚ〜６３ＧＨｚといったより狭い帯域で、マイクロ波放射を放出し、受信することができる。
【００３３】
無線通信チップセット１０４はまた、１つ以上のシステムプロセッサ４０８と、システム媒体４１０（たとえば、１つ以上のコンピュータ読取可能記憶媒体）とを含む。システムプロセッサ４０８はまた、アナログ／デジタル変換、デジタル／アナログ変換、高速フーリエ変換（fast-Fourier transform：ＦＦＴ）、利得補正、スキュー補正、周波数変換などを含み得る高速サンプリングプロセスを行なうためのベースバンド回路を含んでいてもよい。一般に、システムプロセッサ４０８は、送信のために送受信機４０６に通信データを提供することができる。システムプロセッサ４０８はまた、データを生成するために送受信機４０６からのベースバンド信号を処理することができ、データは、無線通信またはレーダー感知のために通信インターフェイス４０２を介してコンピューティングデバイス１０２に提供され得る。場合によっては、コントローラ３１０の一部は、システム媒体４１０において利用可能であってもよく、システムプロセッサ４０８によって実行されてもよい。
【００３４】
コントローラ３１０は、無線通信チップセット１０４がレーダー感知のための追加機能を提供することを可能にする。特に、コントローラ３１０は、第１の無線通信チップセット１０４−１に全二重動作４１６を提供することを行なわせ、第２の無線通信チップセット１０４−２にデジタルビーム形成器４１８を介してデジタルビーム形成をサポートすることを行なわせ、または、第３の無線通信チップセット１０４−３にレーダー変調器４２０を実現することを行なわせることができる。
【００３５】
全二重動作４１６は、図５に示すように、コントローラ３１０が無線通信チップセット１０４における異なる送受信機４０６と異なるアンテナ４０４との接続を制御することによって実現され得る。全二重動作４１６のいくつかの実現化例は、図６−１に示すように、無線通信チップセット１０４が連続波レーダーのために使用されることを可能にする。全二重動作４１６の他の実現化例は、図６−２に示すように、パルスドップラーレーダーのための送信および受信の迅速なインターリーブを可能にする。全二重動作４１６は、無線通信チップセット１０４が、近距離ターゲットを検出するために、ならびに、ターゲットの距離および距離変化率を測定するために使用されることを可能にする。
【００３６】
デジタルビーム形成は、図７、図８−１、および図８−２に示すように、コントローラ３１０が、無線通信チップセット１０４に、ベースバンドデータを複数の受信チェーン（たとえば、複数の送受信機４０６および複数のアンテナ４０４）からデジタルビーム形成器４１８に提供することを行なわせることによって、実現され得る。いくつかの実現化例では、デジタルビーム形成器４１８は、コンピュータプロセッサ３０４およびコンピュータ読取可能媒体３０６を介して、コンピューティングデバイス１０２によって実現される。無線通信チップセット１０４が、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を行なう回路およびロジックを含む場合、デジタルビーム形成器４１８は代替的に、システムプロセッサ４０８およびシステム媒体４１０によって実現され得る。さらに、デジタルビーム形成器４１８は、位相シフト動作および振幅テーパリング動作をデジタル的に行なうことによって、アナログ位相シフタといった追加のハードウェアコンポーネントに代わるものを提供する。
【００３７】
デジタルビーム形成は多くの利点を提供する。たとえば、受信のためにデジタルビーム形成技術を適用することは、より少数のアンテナ４０４がレーダー信号を送信するために使用されることを可能にする（たとえば、レーダー感知のための送信ビーム形成への依存を減少させる）。複数の狭いペンシルビームを時間をかけて送信する代わりに、複数のビームが受信中にデジタル的に形成されることを可能にすることによって、利用可能なタイミングリソースも効率的に利用される。加えて、デジタルビーム形成器４１８はさまざまなパターンが生成されることを可能にし、それは、異なる無線通信チップセット１０４にわたるアンテナ４０４の異なる配置をサポートするための柔軟性を提供する。
【００３８】
レーダー変調は、図９に示すように、コントローラ３１０が、無線通信チップセット１０４に、同相および直交位相（Ｉ／Ｑ）変調器および復調器をレーダー変調器４２０として動作させることを行なわせることによって、実現され得る。たとえば、Ｉ／Ｑ変調器は、ターゲットの距離およびドップラーが判定されることを可能にするレーダー固有変調をデジタル的に生成するように、コントローラ３１０によってプログラムされ得る。これらのレーダー変調は、他のレーダー信号または通信信号への干渉を減少させることもできる。場合によっては、レーダー変調器４２０は、図１０に示すように同時の無線通信およびレーダー感知を可能にすることができる。
【００３９】
別々に示されているものの、全二重動作４１６と、デジタルビーム形成器４１８と、レーダー変調器４２０との異なる組合せが、無線通信チップセット１０４を使用するレーダー感知のために、ともに実現され得る。これらの機能は、図５〜１０に関してさらに説明される。
【００４０】
全二重動作
図５は、全二重動作のための例示的な通信デバイス１０２を示す。無線通信チップセット１０４は、複数の送受信機４０６−１、４０６−２…４０６−Ｎを含み、ここで「Ｎ」は正の整数を表わす。各送受信機４０６はそれぞれ、送信機５０２−１、５０２−２…５０２−Ｎおよび受信機５０４−１、５０４−２…５０４−Ｎによって表わされた送信および受信チェーンを含む。無線通信チップセット１０４はまた、スイッチ５０６−１、５０６−２…および５０６−Ｎと、アンテナ４０４−１、４０４−２…４０４−Ｎとを含む。スイッチ５０６およびアンテナ４０４は、無線通信チップセット１０４の内部にあってもよく、または外部にあってもよい。図５では、アンテナ４０４、スイッチ５０６、および送受信機４０６の数は同じであるように示されているが、異なる数量も可能である。場合によっては、送受信機４０６は２つ以上のアンテナ４０４に結合されてもよく、または、アンテナ４０４は２つ以上の送受信機４０６に結合されてもよい。
【００４１】
図示された実現化例では、各スイッチ５０６は、対応する送信機５０２または受信機５０４のいずれかを、対応するアンテナ４０４に結合する。無線通信についてのいくつかの状況では、無線通信チップセット１０４は、異なる時間に送信または受信するために時分割二重化（time-division duplexing：ＴＤＤ）を使用してもよい。このため、スイッチ５０６は、任意の所与の時間に送信機５０２または受信機５０４をアンテナ４０４に結合する。
【００４２】
しかしながら、レーダー感知については、無線通信チップセット１０４が送受信機４０６の全二重動作４１６を提供することを可能にし、それにより、近距離レーダー感知を可能にすることが有利である。全二重動作４１６は、コントローラ３１０が二重動作信号５０８を介してスイッチ５０６の状態を設定することによって達成され得る。このように、コントローラ３１０は、図６−１および図６−２に関してより詳細に説明されるように、無線通信チップセット１０４が連続波レーダーまたはパルスドップラーレーダーを実行することを可能にすることができる。スイッチ５０６の使用はさらに、無線通信チップセット１０４が、レーダー感知のための全二重動作と、無線通信のための半二重動作とを容易に切換えることを可能にする。
【００４３】
図６−１は、連続波レーダー動作のための無線通信チップセット１０４の全二重動作４１６を示す。図示された実現化例では、コントローラ３１０は、送信機５０２の一部および受信機５０４の一部がそれぞれのアンテナ４０４に同時に接続されることを引き起こす。たとえば、二重動作信号５０８は、スイッチ５０６−１に、送信機５０２−１をアンテナ４０４−１に接続することを行なわせ、スイッチ５０６−２に、受信機５０４−２をアンテナ４０４−２に接続することを行なわせる。このように、送信機５０２−１は、アンテナ４０４−１を介してレーダー信号６０２を送信し、一方、受信機５０４−２は、ターゲット６０４によって反射されたレーダー信号６０２の一部をアンテナ４０４−２を介して受信する。
【００４４】
場合によっては、レーダー信号６０２は、グラフ６０６に示すように周波数変調信号を含み得る。グラフ６０６は、時間の経過に沿った、送信レーダー信号６０２−１および反射レーダー信号６０２−２の周波数をプロットしている。グラフ６０６は全二重動作４１６を示しており、それにより、送信機５０２−１が送信レーダー信号６０２−１を生成し、その時間の一部の間、受信機５０４−２が反射レーダー信号６０２−２を受信する。時間の経過に沿って送信レーダー信号６０２−１と反射レーダー信号６０２−２との周波数シフトを測定することにより、ターゲット６０４の距離および距離変化率がレーダーベースのアプリケーション３０８によって判定され得る。
【００４５】
送信および受信チェーン双方のためのコンポーネントを共有する送受信機４０６（たとえば、任意の所与の時間に送信または受信を行なうことができる送受信機４０６）については、少なくとも２つの送受信機４０６を使用して連続波レーダーのための全二重動作４１６を実現することが可能であり、それにより、送受信機４０６の各々からの送信または受信チェーンはそれぞれアンテナ４０４に接続される。それに代えて、別々の送信および受信チェーンを含む送受信機４０６（たとえば、送信および受信を同時に行なうことができる送受信機４０６）については、（図８−２に示すように）送受信機４０６の送信機５０２および受信機５０４をそれぞれアンテナ４０４に接続することによって、連続波レーダーのための全二重動作４１６を実現することが可能である。
【００４６】
図６−２は、パルスドップラーレーダー動作のための無線通信チップセット１０４の全二重動作４１６を示す。図示された実現化例では、コントローラ３１０は、送信機５０２と受信機５０４との迅速な切換えを可能にする。二重動作信号５０８を使用して、コントローラ３１０はさらに、複数のスイッチ５０６にわたって切換えを連携させることができる。パルスドップラーレーダーのために、コントローラ３１０は、送信レーダー信号６０２−１のパルスが送信機５０２−１および５０２−２によって送信され、反射レーダー信号６０２−２のパルスが受信機５０４−１および５０４−２によって受信され得るように、送信動作および受信動作をインターリーブする。一利点として、パルスドップラーレーダー動作は、単一の送受信機４０６または単一のアンテナ４０４を有する無線通信チップセット１０４がレーダー感知を行なうことを可能にする。図６−１で説明した連続波レーダー技術と比べ、パルスドップラーレーダーを使用する場合、送信および受信双方のためのアンテナ４０４の二重使用を可能にすることによって感度を高めることもできる。
【００４７】
グラフ６０８は、時間の経過に沿った、送信レーダー信号６０２−１および反射レーダー信号６０２−２の周波数をプロットしている。図示されるように、送信レーダー信号６０２−１は、複数の送信パルス６１０−１、６１０−２…６１０−Ｐを含み、ここで「Ｐ」は正の整数を表わす。各送信パルス６１０の合間の時間は、パルス間周期（inter-pulse period：ＩＰＰ）と呼ばれる。各送信パルス６１０中、コントローラ３１０は、送信機５０２に、当該送信機５０２をアンテナ４０４に接続することを行なわせる。各送信パルス６１０の合間に、コントローラ３１０は、受信機５０４に、反射パルス６１２−１および６１２−２といった反射パルス６１２を受信するために当該受信機５０４をアンテナ４０４に接続することを行なわせる。グラフ６０８は、個々のパルスが同じ時間に送信および受信されないことを示しているが、迅速な切換えは、レーダー信号６０２の一部が同じ期間にわたって送信または受信されることを可能にし、このため、全二重動作４１６のあるバージョンを実現する。
【００４８】
図６−１および図６−２には２つの送受信機４０６、２つのアンテナ４０４、および２つのスイッチ５０６が明示的に示されているが、連続波レーダーまたはパルスドップラーレーダーのための技術は、任意の数の送受信機４０６、アンテナ４０４、およびスイッチ５０６に適用可能である。スイッチ５０６の代わりにサーキュレータを使用する無線通信チップセット１０４については、連続波レーダー動作およびパルスドップラーレーダー動作の双方を行なうことができる。
【００４９】
デジタルビーム形成
図７は、例示的なデジタルビーム形成器４１８とデジタルビーム形成のための無線通信チップセット１０４とを示す。デジタルビーム形成技術を使用して、広い場、狭い場、成形された場（半球、立方体、扇形、円錐、円筒）、ステアリングされた場、ステアリングされていない場、近距離場、遠距離場などを含む、さまざまなレーダー場を送信または受信することができる。デジタルビーム形成が、レーダー信号６０２を受信することに関して以下に述べられるが、デジタルビーム形成は、レーダー信号６０２を送信するためにも実現され得る。図示された構成では、受信機５０４−１〜５０４−Ｎは、アンテナ４０４−１〜４０４−Ｎを介して受信された反射レーダー信号６０２−２をそれぞれ処理して、ベースバンドデータ７０２−１〜７０２−Ｎを生成する。一般に、アンテナ４０４からの応答は、個々の受信チェーンによって別々に処理される。ベースバンドデータ７０２は、レーダー信号６０２に関連付けられた異なる波数についてある期間にわたって集められたデジタルＩ／Ｑデータを含み得る。
【００５０】
デジタルビーム形成器４１８は、（たとえば、デジタルビーム形成器４１８が無線通信チップセット１０４から離れて実現されている場合には、通信インターフェイス４０２を介して）無線通信チップセット１０４からベースバンドデータ７０２を取得し、ベースバンドデータ７０２に複合重み７０４−１〜７０４−Ｎを乗算する。デジタルビーム形成器４１８は、受信チェーンの各々からの結果を組合せるために加算７０６を行ない、空間応答７０８を形成する。空間応答７０８は、ターゲット６０４の角度位置を判定するためにレーダーベースのアプリケーション３０８に提供され得る。一般に、空間応答７０８は、１組の角度、距離、および時間についての振幅および位相情報を含む。
【００５１】
いくつかの実現化例では、コントローラ３１０は、空間応答７０８を生成するために使用されるアンテナパターンの形状を制御するために、複合重み７０４を設定または提供することができる。複合重み７０４は、予め定められた値に基づくことができ、何千ものビームが同時に形成されることを可能にすることができる。複合重み７０４はまた、（たとえば、アンテナパターンのヌルを干渉の方向にステアリングすることによって）妨害器またはノイズ源からの干渉を減少させるために、コントローラ３１０によってリアルタイムで動的に調節され得る。コントローラ３１０はまた、図８−１および図８−２に関してより詳細に説明されるように、デジタルビーム形成を向上させるように無線通信チップセット１０４を構成することができる。
【００５２】
図８−１は、デジタルビーム形成のための無線通信チップセット１０４の例示的な構成を示す。無線通信チップセット１０４は、複数のアンテナ４０４を有するアンテナアレイ８０２を含む。図示された構成では、アンテナアレイ８０２は、アンテナ４０４の２次元配置（たとえば、三角形、長方形、円形、または六角形の配置）を有する平面アレイであり、それは、反射レーダー信号６０２−２の到来角に関連付けられた２次元ベクトルが判定されることを可能にする（たとえば、ターゲット６０４の方位角および仰角双方の判定を可能にする）。アンテナアレイ８０２は、角度空間の１つの次元（たとえば、方位角または水平次元）に沿って位置付けられたアンテナ４０４のうちの２つと、それら２つのアンテナ４０４のうちの１つに対してアンテナ空間の他の次元（たとえば仰角または垂直次元）に沿って位置付けられた他のアンテナ４０４とを含み得る。アンテナアレイ８０２の他の実現化例は、ターゲット６０４の方位角または仰角のいずれかが判定され得るように、線形アレイ（たとえば１次元配置）を含み得る。一般に、２次元のアンテナアレイは、２つの平面におけるビームステアリング（たとえば方位角および仰角）と、同じ数のアンテナおよびアンテナ間隔を有する１次元のアンテナアレイよりも高い指向性とを可能にする。
【００５３】
図示された構成では、アンテナアレイ８０２はＮ×Ｍの長方形配置を有するように示されており、ここでＮおよびＭは１よりも大きい正の整数であり、それらは互いに等しくても等しくなくてもよい。例示的な配置は、２×２アレイ、２×３アレイ、４×４アレイなどを含む。デジタルビーム形成のために、コントローラ３１０は、送受信機４０６−１〜４０６−ＮＭの一部が、アンテナアレイ８０２におけるアンテナ４０４−１〜４０４−ＮＭの一部を使用して、デジタルビーム形成のための反射レーダー信号６０２−２を受信することを可能にするように、全二重動作４１６のための技術を実現することができる。
【００５４】
いくつかの実現化例では、コントローラ３１０は、アンテナ４０４のうちのどれがデジタルビーム形成のために使用されるかを選択することができる。これは、（たとえば、全二重動作４１６のための上述の技術を介して）アンテナアレイ８０２におけるアンテナ４０４のうちのどれが受信機５０４に接続されるかを制御することによって達成され得る。これは、コントローラ３１０が、相互結合の影響の減少、指向性の向上などをもたらす予め定められた間隔を実現するアンテナ４０４を選択することによって、無線通信チップセット１０４を介したレーダー感知を容易にすることを可能にする。角度曖昧性を制御するために、コントローラ３１０はまた、レーダー信号６０２の中心波長に基づいて、効果的なアンテナ間隔を実現するためのアンテナ４０４を選択することができる。例示的なアンテナ間隔は、レーダー信号６０２のほぼ中心波長、中心波長の半分、または中心波長の３分の１を含み得る。さらに、コントローラ３１０は、アンテナアレイ８０２内で間隔が等しいアンテナ４０４を選択することによって、デジタルビーム形成の複雑性を減少させることができる。いくつかの実現化例では、アンテナ４０４は、図８−２に示すように、２次元アレイが送信および受信のために形成されるように選択され得る。
【００５５】
図８−２は、デジタルビーム形成のための他の例示的な無線通信チップセット１０４を示す。無線通信チップセット１０４は、８つのアンテナ４０４−１〜４０４−８と、４つの送受信機４０６−１〜４０６−４とを含む。アンテナ４０４−１〜４０４−４は送信アンテナアレイ８０２−１を形成し、アンテナ４０４−５〜４０４−８は受信アンテナアレイ８０２−２を形成する。図示された構成では、送信機５０２−１〜５０２−４は、送信アンテナアレイ８０２−１におけるアンテナ４０４−１〜４０４−４にそれぞれ結合され、受信機５０４−１〜５０４−４は、受信アンテナアレイ８０２−２におけるアンテナ４０４−５〜４０４−８にそれぞれ結合される。このように、デジタルビーム形成は、レーダー信号６０２の送信および受信双方のために実現され得る。他の実現化例では、送信アンテナアレイ８０２−１のアンテナ配置、アンテナ４０４の数、またはアンテナ間隔は、受信アンテナアレイ８０２−２のものと同じであってもよく、または異なっていてもよい。
【００５６】
レーダー変調
図９は、例示的なレーダー変調器４２０とレーダー変調のための無線通信チップセット１０４とを示す。図示された構成では、無線通信チップセット１０４の送受信機４０６は、Ｉ／Ｑ変調器９０２とＩ／Ｑ復調器９０４とを含む。無線通信のために、Ｉ／Ｑ変調器９０２およびＩ／Ｑ復調器９０４は、通信データを搬送波信号に変調するために、または、通信データを抽出するように搬送波信号を復調するために、それぞれ使用されてもよい。例示的な変調は、振幅変調、周波数変調、または位相変調を含む。他の例として、直交周波数分割多重化（orthogonal-frequency division-multiplexing：ＯＦＤＭ）が、Ｉ／Ｑ変調器９０２およびＩ／Ｑ復調器９０４によって行なわれてもよい。
【００５７】
レーダー感知のために、コントローラ３１０は、Ｉ／Ｑ変調器９０２およびＩ／Ｑ復調器９０４に、レーダー変調器４２０として動作し、予め定められたレーダー変調タイプを利用させるように、変調動作信号９０６を生成することができる。例示的なレーダー変調は、周波数変調（たとえば、線形周波数変調（linear-frequency modulation：ＬＦＭ）、鋸歯状周波数変調、または三角形周波数変調）、ステップ周波数変調、位相シフトキーイング（phase-shift keying：ＰＳＫ）、擬似ノイズ変調、スペクトル拡散変調などを含む。一例として、コントローラ３１０は、Ｉ／Ｑ変調器９０２にチャープ信号を生成させることができ、Ｉ／Ｑ復調器９０４に周波数変調連続波（frequency-modulated continuous-wave：ＦＭＣＷ）レーダーのためにチャープ信号を復調させることができる。
【００５８】
コントローラ３１０はまた、変調動作信号９０６を使用して、レーダー信号６０２を送受信するための無線通信チャネルをさらに規定することができ、それは、レーダー信号６０２の周波数および帯域幅に影響を与える。いくつかの局面では、レーダー信号の帯域幅を増加させるために、異なる無線通信周波数チャネルを結合することができる。より大きい帯域幅を利用することは、無線通信チップセット１０４を介するレーダー感知のための距離分解能を向上させる（たとえば、距離精度を高め、複数のターゲットが距離分解されることを可能にする）。Ｉ／Ｑ変調器９０２およびＩ／Ｑ復調器９０４はまた、図１０に関してより詳細に説明されるように、複数のレーダー感知動作を同時に行なうこと、または無線通信およびレーダー感知双方を同時に行なうことをサポートするために使用され得る。
【００５９】
図１０は、コントローラ３１０および無線通信チップセット１０４を使用して無線通信およびレーダー感知を行なう通信デバイス１０２を示す。この例では、無線通信チップセット１０４は、ＭＩＭＯおよびＯＦＤＭをサポートする。変調動作信号９０６に基づいて、無線通信チップセット１０４は、送信機５０２−１、５０２−２…５０２−Ｎによって表わされる別々の送信チェーンを介して、信号１０００−１、１０００−２…１０００−Ｎを生成する。信号１０００−１、１０００−２、および１０００−Ｎは、レーダー感知、無線通信、ならびに、レーダー感知および無線通信双方のためにそれぞれ変調される。信号１０００−Ｎは、レーダー変調を使用して通信データを含む信号を変調することによって獲得され得る。このように、信号１０００−Ｎを受信する他のコンピューティングデバイス１０２は、（たとえば、図３で説明されたようなバイスタティックレーダー、マルチスタティックレーダー、またはネットワークレーダーの技術を使用して）、無線通信のために、またはレーダー感知のために、信号１０００−Ｎを処理することができる。
【００６０】
複数の信号１０００間の干渉を回避するために、コントローラ３１０は、Ｉ／Ｑ変調器９０２が信号１０００を互いに直交させるようにすることができる。他の局面では、信号１０００−１、１０００−２、および１０００−３は、個別の無線通信チャネルを使用して送信され得る。異なるレーダー変調のために異なる無線通信チャネルを使用することもでき、異なるレーダー信号６０２が同時に送信されることを可能にする。無線通信チップセット１０４においてタイミング、アンテナ、または送受信機リソースが制限されている場合、コントローラ３１０は、優先順位、予め定められた更新レート、または他のアプリケーションからの要求に基づいて、無線通信およびレーダー感知が異なる時間に起こるようにスケジューリングすることができる。
【００６１】
例示的な方法
図１１〜１３は、無線通信チップセット１０４を使用するレーダー感知のための例示的な方法１１００、１２００、および１３００を示す。方法１１００、１２００、および１３００は、ここに示す順序または組合せに必ずしも限定されずに実行される動作（または行為）の集合として示される。また、動作のうちの１つ以上のいずれも、多様な追加のおよび／または代替的な方法を提供するために、繰返され、組合され、再編成され、またはリンクされてもよい。以下の説明の一部では、図１および図２の環境１００および２００、ならびに図３〜１０で詳述された実体が参照され得るが、それらの参照は例示のためにのみ行なわれる。これらの技術は、１つのデバイス上で動作する１つの実体または複数の実体による実行に限定されない。
【００６２】
図１１は、無線通信チップセットを使用するレーダー感知のための全二重動作を行なうための例示的な方法を示す。１１０２で、無線通信チップセットの送信機を第１のアンテナに接続することが行なわれる。たとえば、コントローラ３１０は、無線通信チップセット１０４に、送信機５０２をアンテナアレイ８０２におけるアンテナ４０４のうちの少なくとも１つに接続することを行なわせることができる。
【００６３】
１１０４で、無線通信チップセットの受信機を第２のアンテナに接続することが行なわれる。たとえば、コントローラ３１０は、無線通信チップセット１０４に、受信機５０４をアンテナアレイ８０２における少なくとも１つの他のアンテナ４０４に接続することを行なわせることができる。送信機５０２および受信機５０４は、無線通信チップセット１０４における同じ送受信機４０６に関連付けられてもよく、または異なる送受信機４０６に関連付けられてもよい。
【００６４】
１１０６で、送信機および第１のアンテナを介して信号を送信する。たとえば、送信機５０２−１およびアンテナ４０４−１は、レーダー信号６０２を送信することができる。場合によっては、レーダー信号６０２は、図６−１に示すような連続波レーダー信号であってもよく、または、図６−２に示すようなパルスレーダー信号であってもよい。
【００６５】
１１０８で、ターゲットによって反射された信号を、受信機および第２のアンテナを介して受信する。信号の受信は、送信機が信号を送信している時間の少なくとも一部の間に起こる。たとえば、レーダー信号６０２は、ターゲット６０４によって反射され、受信機５０４−２および第２のアンテナ４０４−２を介して受信され得る。いくつかの実現化例では、受信機５０４−１は第１のアンテナ４０４−１とともに使用され得る。連続波レーダーについては、レーダー信号６０２の一部は、その信号の他の一部が受信される間に同時に送信される。パルスドップラーレーダーについては、レーダー信号６０２の異なるパルスが、送信される他のパルスの合間に受信されてもよい。
【００６６】
１１１０で、ターゲットの位置を判定するために、受信された信号を処理する。たとえば、システムプロセッサ４０８またはコンピュータプロセッサ３０４は、ターゲット６０４の距離または角度位置を判定するために、レーダー信号６０２を処理することができる。
【００６７】
図１２は、無線通信チップセットを使用するレーダー感知のためのデジタルビーム形成を行なうための例示的な方法を示す。１２０２で、ターゲットによって反射されたレーダー信号を、無線通信チップセットの複数の受信チェーンを介して受信する。たとえば、図７に示すように、反射レーダー信号６０２−２は、無線通信チップセット１０４の受信機５０４−１〜５０４−Ｎの少なくとも一部とアンテナ４０４−１〜４０４−Ｎの少なくとも一部とを介して受信され得る。一般に、各受信チェーンは、送受信機４０６および１つ以上のアンテナ４０４に関連付けられる。場合によっては、コントローラ３１０は、二重動作信号５０８を通して、反射レーダー信号６０２−２を受信するために無線通信チップセット１０４を初期化またはセットアップすることができる。コントローラ３１０はまた、反射レーダー信号６０２−２を受信するためにどの受信チェーンが使用されるかを選択することができ、それは、デジタルビーム形成のために無線通信チップセット１０４をさらに最適化することができる。
【００６８】
１２０４で、複数の受信チェーンの各々に関連付けられたベースバンドデータを、無線通信チップセットを介して生成する。たとえば、ベースバンドデータ７０２−１〜７０２−Ｎが、無線通信チップセット１０４によって生成される。ベースバンドデータ７０２−１〜７０２−Ｎは、受信機５０４−１〜５０４−Ｎによって生成されたデジタルＩ／Ｑデータを含み得る。
【００６９】
１２０６で、ベースバンドデータをデジタルビーム形成器に提供する。たとえば、デジタルビーム形成器４１８は、無線通信チップセット１０４またはコンピューティングデバイス１０２内で実現され得る。いくつかの実現化例では、ベースバンドデータ７０２は、通信インターフェイス４０２を介してデジタルビーム形成器４１８に通信され得る。
【００７０】
１２０８で、ベースバンドデータに基づいて空間応答を生成することによって、デジタルビーム形成器を介してデジタルビーム形成を行なう。デジタルビーム形成器４１８はたとえば、複合重みに従ってベースバンドデータ７０２をスケール変更し、受信チェーンの各々からのデータを組合せて空間応答７０８を生成することができる。一般に、空間応答７０８は、異なる角度についての振幅および位相情報を表わす。
【００７１】
１２１０で、空間応答に基づいてターゲットの角度位置を判定する。角度位置は、空間応答７０８に基づいて、レーダーベースのアプリケーション３０８を介して判定され得る。場合によっては、角度位置は、ターゲット６０４の方位角および仰角双方を含んでいてもよい。
【００７２】
図１３は、無線通信チップセットを使用するレーダー感知のためのレーダー変調を行なうための例示的な方法を示す。１３０２で、ターゲットの位置が判定されることを可能にするように第１の変調タイプを選択する。たとえば、第１の変調タイプは、線形周波数変調、ステップ周波数変調、位相シフトキーイングなどといったレーダー変調を含み得る。
【００７３】
１３０４で、通信データが無線通信されることを可能にするように第２の変調タイプを選択する。当該通信変調タイプは、直交周波数分割多重化を含んでいてもよい。
【００７４】
１３０６で、レーダー信号を生成するために、無線通信チップセットを介して、第１の変調タイプに基づいて信号を変調する。たとえば、無線通信チップセット１０４はＩ／Ｑ変調器９０２を含み得る。レーダー信号６０２、信号１０００−１、または信号１０００−Ｎを生成するために、コントローラ３１０は、変調動作信号９０６を介して、Ｉ／Ｑ変調器９０２にレーダー変調を使用させることができる。
【００７５】
１３０８で、通信信号を生成するために、無線通信チップセットを介して、第２の変調タイプに基づいて他の信号を変調する。たとえば、信号１０００−２または信号１０００−Ｎを生成するために、コントローラ１３０は、変調動作信号９０６を介して、Ｉ／Ｑ変調器９０２に通信変調を使用させることができる。
【００７６】
１３１０で、無線通信チップセットを介したレーダー感知および無線通信を可能にするように、レーダー信号および通信信号の送信を制御する。たとえば、無線通信チップセット１０４が制限されたリソース（たとえば、制限された数の送受信機４０６およびアンテナ４０４）を有する場合、コントローラ３１０は、無線通信チップセット１０４に、レーダー信号１０００−１および通信信号１０００−２を異なる時間に送信させることができる。それに代えて、無線通信チップセット１０４がＭＩＭＯをサポートするといった場合、コントローラ３１０は、無線通信チップセット１０４に、レーダー信号１０００−１および通信信号１０００−２を同時に送信させることができる。場合によっては、レーダー信号１０００−１および通信信号１０００−２の送信は、それぞれの優先順位、レーダー感知の予め定められた更新レート、または、レーダーベースのアプリケーション３０８といった、無線通信チップセット１０４に関連付けられたアプリケーションによる要求に基づき得る。
【００７７】
例示的なコンピューティングシステム
図１４は、無線通信チップセット１０４を使用するレーダー感知を実現するために、前述の図１〜１０を参照して説明されたような任意のタイプのクライアント、サーバ、および／またはコンピューティングデバイスとして実現され得る例示的なコンピューティングシステム１４００のさまざまなコンポーネントを示す。
【００７８】
コンピューティングシステム１４００は、デバイスデータ１４０４（たとえば、受信されたデータ、受信中のデータ、同報通信のためにスケジューリングされたデータ、データのデータパケット）の有線および／または無線通信を可能にする通信デバイス１４０２を含む。デバイスデータ１４０４または他のデバイスコンテンツは、デバイスの構成設定、デバイス上に格納されたメディアコンテンツ、および／またはデバイスのユーザに関連付けられた情報を含み得る。コンピューティングシステム１４００上に格納されたメディアコンテンツは、任意のタイプの音声データ、映像データ、および／または画像データを含み得る。コンピューティングシステム１４００は１つ以上のデータ入力１４０６を含み、それを介して、人間の発話、ベースバンドデータ７０２、空間応答７０８、他のタイプのレーダーデータ（たとえば、デジタルベースバンドデータ、または距離ドップラーマップ）、ユーザ選択可能入力（明示的または暗示的）、メッセージ、音楽、テレビメディアコンテンツ、録画された映像コンテンツ、ならびに、任意のコンテンツおよび／またはデータソースから受信された任意の他のタイプの音声データ、映像データ、および／または画像データといった、任意のタイプのデータ、メディアコンテンツ、および／または入力が受信され得る。
【００７９】
コンピューティングシステム１４００はまた、通信インターフェイス１４０８を含み、それは、シリアルおよび／またはパラレルインターフェイス、無線インターフェイス、任意のタイプのネットワークインターフェイス、モデムのうちのいずれか１つ以上として、および任意の他のタイプの通信インターフェイスとして実現され得る。通信インターフェイス１４０８は、コンピューティングシステム１４００と、他の電子／コンピューティング／通信デバイスがコンピューティングシステム１４００とデータを通信するための通信ネットワークとの間に、接続および／または通信リンクを提供する。
【００８０】
コンピューティングシステム１４００は、１つ以上のプロセッサ１４１０（たとえば、マイクロプロセッサ、コントローラなどのうちのいずれか）を含み、それは、コンピューティングシステム１４００の動作を制御するための、および、無線通信チップセット１０４を使用するレーダー感知のための技術または当該レーダー感知が具現化され得る技術を可能にするための、さまざまなコンピュータ実行可能命令を処理する。それに代えて、またはそれに加えて、コンピューティングシステム１４００は、ハードウェア、ファームウェア、または、概して１４１２で識別される処理および制御回路に関連して実現される固定論理回路のうちのいずれか１つまたはそれらの組合せを用いて実現され得る。図示されていないものの、コンピューティングシステム１４００は、デバイス内のさまざまなコンポーネントを結合するシステムバスまたはデータ転送システムを含み得る。システムバスは、メモリバスまたはメモリコントローラ、周辺バス、ユニバーサルシリアルバス、ならびに／もしくは、さまざまなバスアーキテクチャのうちのいずれかを利用するプロセッサまたはローカルバスといった、異なるバス構造のうちのいずれか１つまたはそれらの組合せを含み得る。
【００８１】
コンピューティングシステム１４００はまた、（単なる信号伝送とは対照的な）永続的および／または非一時的なデータ記憶を可能にする１つ以上のメモリデバイスといった、コンピュータ読取可能媒体１４１４を含み、その例は、ランダムアクセスメモリ（random access memory：ＲＡＭ）、不揮発性メモリ（たとえば、読出専用メモリ（read-only memory：ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭなどのうちのいずれか１つ以上）、およびディスク記憶デバイスを含む。ディスク記憶デバイスは、ハードディスクドライブ、記録可能および／または書換可能コンパクトディスク（compact disc：ＣＤ）、任意のタイプのデジタル多用途ディスク（digital versatile disc：ＤＶＤ）などといった、任意のタイプの磁気デバイスまたは光学記憶デバイスとして実現されてもよい。コンピューティングシステム１４００はまた、大容量記憶媒体デバイス（記憶媒体）１４１６を含み得る。
【００８２】
コンピュータ読取可能媒体１４１４は、デバイスデータ１４０４、さまざまなデバイスアプリケーション１４１８、ならびに、コンピューティングシステム１４００の動作局面に関する他のタイプの情報および／またはデータを格納するためのデータ記憶メカニズムを提供する。たとえば、オペレーティングシステム１４２０は、コンピュータ読取可能媒体１４１４でコンピュータアプリケーションとして維持され、プロセッサ１４１０上で実行され得る。デバイスアプリケーション１４１８は、任意の形の制御アプリケーション、ソフトウェアアプリケーション、信号処理および制御モジュール、特定のデバイスに固有のコード、特定のデバイスのためのハードウェア抽象化レイヤーなどといった、デバイスマネージャを含んでいてもよい。
【００８３】
デバイスアプリケーション１４１８はまた、無線通信チップセット１０４を使用するレーダー感知を実現するための任意のシステムコンポーネント、エンジン、またはマネージャを含む。この例では、デバイスアプリケーション１４１８は、レーダーベースのアプリケーション３０８と、コントローラ３１０と、デジタルビーム形成器４１８とを含む。
【００８４】
結論
無線通信チップセットを使用するレーダー感知を使用する技術、および、当該レーダー感知を含む装置が、機能および／または方法に特有の文言で説明されてきたが、請求項の主題は説明された特定の機能または方法に必ずしも限定されないということが理解されるべきである。むしろ、特定の機能および方法は、無線通信チップセットを使用するレーダー感知の例示的な実現化例として開示されている。
【図１】
0006936332.tif 000002
【図２】
0006936332.tif 000003
【図３】
0006936332.tif 000004
【図４】
0006936332.tif 000005
【図５】
0006936332.tif 000006
【図６−１】
0006936332.tif 000007
【図６−２】
0006936332.tif 000008
【図７】
0006936332.tif 000009
【図８−１】
0006936332.tif 000010
【図８−２】
0006936332.tif 000011
【図９】
0006936332.tif 000012
【図１０】
0006936332.tif 000013
【図１１】
0006936332.tif 000014
【図１２】
0006936332.tif 000015
【図１３】
0006936332.tif 000016
【図１４】
0006936332.tif 000017