(57)【要約】  デュアル偏波アンテナアレイ（１０）及びそこへ接続された再設定可能なフィードネットワーク（１７）を備えるアンテナ構成（１）が提供される。上記デュアル偏波アンテナアレイ（１０）は、ある数の放射アンテナエレメントを含み、上記再設定可能なフィードネットワーク（１７）は、上記フィードネットワーク（１７）を第１モードと第２モードとの間で切り替えるための切替手段（２０）、を含み：上記第１モードは、シングル偏波ビーム形成（ＳＰＢＦ）を提供し、当該第１モードにおいて、上記フィードネットワーク（１７）は、第１偏波Ｐ１を有する全アンテナエレメントを第１ポート（Ａ）へ接続し、及び、第２偏波Ｐ２を有する全アンテナエレメントを第２ポート（Ｂ）へ接続するようになされ、上記第２モードは、デュアル偏波ビーム形成（ＤＰＢＦ）を提供し、当該第２モードにおいて、上記フィードネットワーク（１７）は、第１偏波Ｐ１を有する全アンテナエレメントの一部及び第２偏波を有する全アンテナエレメントの一部を上記第１ポート（Ａ）へ接続し、並びに、第１偏波Ｐ１を有する全アンテナエレメントの残余部分及び第２偏波Ｐ２を有する全アンテナエレメントの残余部分を上記第２ポート（Ｂ）へ接続する。方法（３０）、コンピュータプログラム（４２）及びコンピュータプログラムプロダクト（４１）もまた提供される。【選択図】図９
2020527895.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デュアル偏波アンテナアレイ（１０）及びそこへ接続された再設定可能なフィードネットワーク（１７）を備えるアンテナ構成（１）であって、前記デュアル偏波アンテナアレイ（１０）は、放射を行うある数のアンテナエレメントを含み、前記再設定可能なフィードネットワーク（１７）は、前記フィードネットワーク（１７）を第１モードと第２モードとの間で切り替えるための切替手段（２０）、を含み、
前記第１モードは、シングル偏波ビーム形成（ＳＰＢＦ）を提供し、当該第１モードにおいて、前記フィードネットワーク（１７）は、第１偏波Ｐ１を有する全アンテナエレメントを第１ポート（Ａ）へ接続し、及び、第２偏波Ｐ２を有する全アンテナエレメントを第２ポート（Ｂ）へ接続するようになされ、
前記第２モードは、デュアル偏波ビーム形成（ＤＰＢＦ）を提供し、当該第２モードにおいて、前記フィードネットワーク（１７）は、第１偏波Ｐ１を有する全アンテナエレメントの一部及び第２偏波を有する全アンテナエレメントの一部を前記第１ポート（Ａ）へ接続し、並びに、前記第１偏波Ｐ１を有する全アンテナエレメントの残余部分及び前記第２偏波Ｐ２を有する全アンテナエレメントの前記残余部分を前記第２ポート（Ｂ）へ接続する、
アンテナ構成（１）。
【請求項２】
請求項１に記載のアンテナ構成（１）であって、前記第２モードにおいて、前記アンテナアレイ（１０）の前記アンテナエレメントは、第１アンテナアレイ（１０ａ）及び第２アンテナアレイ（１０ｂ）へ機能的に構成され、前記第１アンテナアレイ（１０ａ）及び前記第２アンテナアレイ（１０ｂ）の各々は、前記ビームが拡幅するものとされる次元に沿って構成される、アンテナ構成（１）。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のアンテナ構成（１）であって、ナロービームを要する送信に応じて、前記第１モードへ切り替えられるように構成される、アンテナ構成（１）。
【請求項４】
先行する請求項のいずれかに記載のアンテナ構成（１）であって、ワイドビームを要する送信に応じて、前記第２へ切り替えられるように構成される、アンテナ構成（１）。
【請求項５】
先行する請求項のいずれかに記載のアンテナ構成（１）であって、前記第２モードにおいて、第１偏波Ｐ１を有する全アンテナエレメントの前記一部は、当該全アンテナエレメントの半分を含み、前記第２偏波Ｐ２を有する全アンテナエレメントの前記一部は、当該全アンテナエレメントの半分を含む、アンテナ構成（１）。
【請求項６】
デュアル偏波アンテナアレイ（１０）及びそこへ接続された再設定可能なフィードネットワーク（１７）を備えるアンテナ構成（１）を用いてデバイス（５０）により行われるビーム形成のための方法（３０）であって、前記デュアル偏波アンテナアレイ（１０）は、放射を行うある数のアンテナエレメントを含み、前記方法（３０）は、
前記フィードネットワーク（１７）を、シングル偏波ビーム形成（ＳＰＢＦ）を提供する第１モードであって、前記フィードネットワーク（１７）が、第１偏波Ｐ１を有する全アンテナエレメントを第１ポート（Ａ）へ接続し、及び、第２偏波Ｐ２を有する全アンテナエレメントを第２ポート（Ｂ）へ接続するようになされる当該第１モードへ切り替えること（３１）と、
前記フィードネットワーク（１７）を、デュアル偏波ビーム形成（ＤＰＢＦ）を提供する第２モードであって、前記フィードネットワーク（１７）が、第１偏波Ｐ１を有する全アンテナエレメントの一部及び第２偏波Ｐ２を有する全アンテナエレメントの一部を前記第１ポート（Ａ）へ接続し、並びに、前記第１偏波Ｐ１を有する全アンテナエレメントの残余部分及び前記第２偏波Ｐ２を有する全アンテナエレメントの前記残余部分を前記第２ポート（Ｂ）へ接続する当該第２モードへ切り替えること（３２）と、
を含む、方法（３０）。
【請求項７】
請求項６に記載の方法（３０）であって、前記第２モードにおいて、前記アンテナアレイ（１０）の前記アンテナエレメントは、第１アンテナアレイ（１０ａ）及び第２アンテナアレイ（１０ｂ）へ機能的に構成され、前記第１アンテナアレイ（１０ａ）及び前記第２アンテナアレイ（１０ｂ）の各々は、前記ビームが拡幅するものとされる次元に沿って構成される、方法（３０）。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の方法（３０）であって、ナロービームを要する送信に応じて、前記第１モードへの切り替えを行うこと、を含む、方法（３０）。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれかに記載の方法（３０）であって、ワイドビームを要する送信に応じて、前記第２への切り替えを行うこと、を含む、方法（３０）。
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれかに記載の方法（３０）であって、前記第２モードにおいて、第１偏波Ｐ１を有する全アンテナエレメントの前記一部は、当該全アンテナエレメントの半分を含み、前記第２偏波Ｐ２を有する全アンテナエレメントの前記一部は、当該全アンテナエレメントの半分を含む、方法（３０）。
【請求項１１】
請求項６〜１０のいずれかに記載の方法（３０）であって、前記デバイス（５０）は、ワイヤレス通信のための通信デバイスである、方法（３０）。
【請求項１２】
請求項６〜１０のいずれかに記載の方法（３０）であって、前記デバイス（５０）は、通信デバイスへワイヤレス通信を提供するアクセスポイントである、方法（３０）。
【請求項１３】
デバイス（５０）のためのコンピュータプログラム（４２）であって、前記デバイス（５０）の処理回路において実行されると、前記デバイス（５０）に、請求項６〜１２のいずれかに記載の方法（３０）を行わせるコンピュータプログラムコード、を含むコンピュータプログラム（４２）。
【請求項１４】
請求項１３に記載のコンピュータプログラム（４２）と、前記コンピュータプログラム（４１）が記憶されたコンピュータ読取可能な手段とを含む、コンピュータプログラムプロダクト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここで開示される技術は、概して、アンテナ技術の分野に関連し、具体的には、デュアル偏波アンテナアレイ及びそこへ接続された再設定可能なフィードネットワークを備えるアンテナ構成、方法、コンピュータプログラム及びコンピュータプログラムプロダクトに関連する。
【背景技術】
【０００２】
モバイル通信システムの次の世代（５Ｇ）に向けた非常に多様な要件が存在する。それは、多くの異なるキャリア周波数の周波数帯域が必要とされることになることを示唆する。例えば、十分なカバレッジを達成する目的で低域の帯域が必要とされ、及び所要のキャパシティに到達するためにより高域の帯域（例えば、ミリメートル波（ｍｍＷ）、即ち３０ＧＨｚ近傍又はそれ以上）が必要とされるであろう。高周波では、電波特性がより厳しく、十分なリンクバジェットに到達する目的で、送受信ポイント（ＴＲＰ、例えば基地局のようなアクセスポイント）及び例えばユーザ機器である通信デバイスの双方でビーム形成を要し得る。以下では、基地局及びＵＥが送受信ポイントに関する例として使用される。
【０００３】
基本的には、基地局及びＵＥの双方で、アナログビーム形成、デジタルビーム形成及びハイブリッドビーム形成という、ビーム形成の３通りの実装がある。各実装は、利点と欠点とを有する。デジタルビーム形成は、最も柔軟な解決策だが、所要の無線及びベースバンドチェーンの数が多いことに起因して、最も高価でもある。アナログビーム形成は、最も柔軟さに欠けるが、無線及びベースバンドチェーンの数の削減のおかげで、製造のコストも少ない。ハイブリッドビーム形成は、アナログビーム形成とデジタルビーム形成との間の中間案である。
【０００４】
様々なＵＥのコスト及び性能面の要件に依存して、様々な実装が必要となるであろう。新無線（ＮＲ）アクセス技術のために３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）において研究することが合意されたビーム形成アンテナアーキテクチャの１つのタイプは、基地局及びＵＥの双方における、アンテナパネルの概念である。アンテナパネルは、典型的には偏波ごとに１つの送受信ユニット（ＴＸＲＵ）を伴うシングル又はデュアル偏波のエレメント群のアンテナアレイである。各パネルのビームを操舵するために、位相シフタを伴うアナログ分配ネットワークが使用される。
【０００５】
ＵＥについて、入来する信号は多くの異なる方向から到達し得るため、全方向状のカバレッジを生成することのできるアンテナ実装をＵＥにて有することが有益である。ＵＥでの全方向のカバレッジを増加させる１つの手法は、デュアル偏波ビーム形成を適用することである。この場合、ワイドビーム群を生成するために、デュアル偏波パネルが使用される。
【０００６】
セル全体をカバーするワイドビーム群は、基地局においても、セル内の複数のＵＥとの間で同時に情報を送受信する場合、又は信号をブロードキャスト等するために有用であり得る。よって、デュアル偏波パネルは、デュアル偏波ビーム形成によってワイドビームを生成する目的で、基地局においても有用かもしれない。
【０００７】
デュアル偏波ビーム形成方式は既知であり、所望のビーム幅及びビーム形状を有するワイドビームを、大規模なアクティブアンテナアレイを用いて生成することができる。この方式では、ビーム形状は、アンテナパネルサイズが提供する最小のビーム幅よりも、格段に広いことが多い。しかしながら、それは１ビームを形成するために双方の偏波を用いることを代価としてなされる。この場合、デュアルポートアンテナパネルは、単一のポートのみを提供することになる。
【発明の概要】
【０００８】
本開示の目的は、コスト効率のよい手法で効率的なビーム形成を提供することである。ある具体的な目的は、デュアル偏波ビーム形成及びシングル偏波ビーム形成の双方のためのアンテナパネルの使用を可能にすることである。これら目的その他は、添付の独立請求項に記載の方法、デバイス、コンピュータプログラム及びコンピュータプログラムプロダクトにより、並びに従属請求項に記載の実施形態により達成される。
【０００９】
ある観点によれば、上記目的は、デュアル偏波アンテナアレイ及びそこへ接続された再設定可能なフィードネットワークを備えるアンテナ構成により達成される。上記デュアル偏波アンテナアレイは、ある数の放射アンテナエレメントを含み、上記再設定可能なフィードネットワークは、上記フィードネットワークを第１モードと第２モードとの間で切り替えるための切替手段、を含み：
−上記第１モードは、シングル偏波ビーム形成（ＳＰＢＦ）を提供し、当該第１モードにおいて、上記フィードネットワークは、第１偏波Ｐ１を有する全アンテナエレメントを第１ポート（Ａ）へ接続し、及び、第２偏波Ｐ２を有する全アンテナエレメントを第２ポート（Ｂ）へ接続するようになされ、
−上記第２モードは、デュアル偏波ビーム形成（ＤＰＢＦ）を提供し、当該第２モードにおいて、上記フィードネットワークは、第１偏波Ｐ１を有する全アンテナエレメントの一部及び第２偏波を有する全アンテナエレメントの一部を上記第１ポート（Ａ）へ接続し、並びに、第１偏波Ｐ１を有する全アンテナエレメントの残余部分及び第２偏波Ｐ２を有する全アンテナエレメントの残余部分を上記第２ポート（Ｂ）へ接続する。
【００１０】
ある観点によれば、上記目的は、デュアル偏波アンテナアレイ及びそこへ接続された再設定可能なフィードネットワークを備えるアンテナ構成を用いてデバイスにより行われるビーム形成のための方法により達成される。上記デュアル偏波アンテナアレイは、ある数の放射アンテナエレメントを含む。上記方法は、以下を含む：
−上記フィードネットワークを、シングル偏波ビーム形成（ＳＰＢＦ）を提供する第１モードであって、上記フィードネットワークが、第１偏波Ｐ１を有する全アンテナエレメントを第１ポート（Ａ）へ接続し、及び、第２偏波Ｐ２を有する全アンテナエレメントを第２ポート（Ｂ）へ接続するようになされる当該第１モードへ切り替えること、及び、
−上記フィードネットワークを、デュアル偏波ビーム形成（ＤＰＢＦ）を提供する第２モードであって、上記フィードネットワークが、第１偏波Ｐ１を有する全アンテナエレメントの一部及び第２偏波Ｐ２を有する全アンテナエレメントの一部を上記第１ポート（Ａ）へ接続し、並びに、第１偏波Ｐ１を有する全アンテナエレメントの残余部分及び第２偏波Ｐ２を有する全アンテナエレメントの残余部分を上記第２ポート（Ｂ）へ接続する当該第２モードへ切り替えること。
【００１１】
上記方法及び再設定可能なデュアル偏波（アナログ）アンテナパネルは、ある数の利点を提供する。例えば、再設定可能なデュアル偏波アナログアンテナパネルは、２つのシングル偏波ポートか、又はデュアル偏波によって形成される２つのポートかのいずれかの使用を可能にする。デュアル偏波ビーム形成は、所望のビーム幅がアンテナアレイが提供可能な最小のビーム幅よりも格段に大きい多くのケースで適用される。そのため、それらケースにおいて、デュアル偏波ビーム形成が適用される場合、アンテナアレイをより小さい２つのアンテナアレイへ再設定することは、結果として生じるビーム形状に悪影響はなく、むしろ依然として２つのポートを有するという好影響を与える。上記方法は、コスト効率のよい解決策を提供し、幅広いビーム形成のためでもある２つのポートを提供しながら、例えばユーザデータ向けのナロービーム及び例えばシステム情報向けのワイドビームの双方の使用を可能にする。
【００１２】
ある観点によれば、上記目的は、デバイスのためのコンピュータプログラムにより達成される。上記コンピュータプログラムは、上記デバイスの処理回路において実行されると、上記デバイスに、上のような方法を行わせるコンピュータプログラムコード、を含む。
【００１３】
ある観点によれば、上記目的は、上のようなコンピュータプログラムと、上記コンピュータプログラムが記憶されたコンピュータ読取可能な手段とを含むコンピュータプログラムプロダクトにより達成される。
【００１４】
以下の説明及び添付図面を読めば、本教示の実施形態のさらなる特徴及び利点が明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】アンテナパネルを示している。
【図２】一様な漸減についての、アレイサイズの関数としてのビーム幅を示すグラフである。
【図３】従来技術のパネル設定を示している。
【図４】ベースバンド上に実装され、単一ポート動作に陥る、デュアル偏波ビーム形成を伴う従来技術の設定を示している。
【図５】シングル偏波モードでの、本教示に係る再設定可能なネットワークを示している。
【図６】本教示に係るデュアル偏波ビーム形成のための設定を示している。
【図７ａ】再設定ネットワークの機能図を示している。
【図７ｂ】再設定ネットワークの機能図を示している。
【図７ｃ】再設定ネットワークの機能図を示している。
【図８】本教示に係るスイッチネットワークの実装を示す主要部の見取り図である。
【図９】本教示に係るネットワークノードにおける方法の一実施形態のステップ群にわたるフローチャートを示している。
【図１０】本教示に係るネットワークノード及び方法の実施形態を実装するための手段を概略的に示している。
【図１１】本教示の実施形態を実装するための機能モジュール／ソフトウェアモジュールを備えるネットワークノードを示している。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下の説明では、限定ではなく説明のために、綿密な理解を提供する目的で、具体的なアーキテクチャ、インタフェース、技法などといった特定の詳細が説示される。他の例において、よく知られたデバイス、回路及び方法の詳細な説明は、不必要な詳細で説明を曖昧にしないために省略される、同一の参照番号は、その説明を通じて、同一の又は類似のエレメントを指す。
【００１７】
端的にいうと、本教示の多様な実施形態によれば、シングル偏波ビーム形成（ＳＰＢＦ）か又はデュアル偏波ビーム形成（ＤＰＢＦ）かのいずれかを提供できるように、再設定可能な分配フィードネットワークを伴うアンテナパネルが提供される。
【００１８】
図１は、アンテナアレイ（アンテナパネルともいう）を示しており、具体的には、デュアル偏波アナログアンテナアレイの２つの例を示している。左側には２次元（平面）アンテナアレイ１０が示されており、右側には１次元（線形）アンテナアレイ１５が示されている。各アンテナアレイ１０、１５は、複数の放射デュアル偏波エレメント（それらエレメントの１つが円で囲まれ、参照番号１６で示されている）を含み、各偏波Ｐ１、Ｐ２は、それぞれの送信／受信ユニット（ＴＸＲＵ）１１、１２；１３、１４へ接続されている。図示したケースでは、各アンテナアレイ１０、１５は、偏波ごとに１つのＴＸＲＵ１１、１２；１３、１４へ接続されている。
【００１９】
図１の下部では、アンテナアレイ１０、１５がある程度より詳細に示されている。アンテナフロントエンドは、上述したように、アンテナエレメントのアンテナアレイ１０を含む。アンテナエレメントは、上述したように、フィードネットワーク１７を介して、直交する偏波を有する複数のポートへ接続される（図１の下部では１つの部分のみが示されている）。
【００２０】
フィードネットワーク１７（分配ネットワーク又は分配フィードネットワークということもある）は、各アンテナアレイ１０、１５のビームを操舵するために使用される、位相シフタ１８を含んでもよい。フィードネットワーク１７は、電力増幅器１９をも含んでよい。フィードネットワーク１７は、第１ポートに対し同一の偏波（Ｐ１、Ｐ２）の全アンテナエレメントを含む。即ち、フィードネットワーク１７は、第１ポートＡに対し第１偏波Ｐ１の全アンテナエレメントを、第２ポートＢに対し第２偏波Ｐ２の全アンテナエレメントを結合する。語彙に関する注記として、“フィードネットワーク”とは、アンテナ構成のビーム形成部分と、受信機の最初の増幅器（無線周波数（ＲＦ）フロントエンド、又は低雑音増幅器（ＬＮＡ）という）との間の全てのコンポーネントであると考えられてもよい。送信アンテナについて、フィードネットワークは、最後の電力増幅器の後の全てのコンポーネントを含み、アンテナチューナユニット及びアンテナにあるインピーダンスマッチング部をも含んでよい。
【００２１】
なお、アンテナアレイ１０、１５は、通信デバイス及び／又はＴＲＰ内に構成されてもよく、又はそれらへ接続されてもよい。通信デバイス１は、例を挙げると、例えば携帯電話若しくはスマートフォン、又はタブレットコンピュータなどのＵＥであってもよい。ＴＲＰ２は、例を挙げると、基地局、進化型ｅＮｏｄｅＢ、ｅＮＢ、ｇＮＢなどといったアクセスポイントであってもよい。
【００２２】
図２は、アレイサイズの関数としてのビーム幅を示すグラフである。図中で、本教示に係る設定が最も有利に使用される相異なる設定モード（ＳＰＢＦ又はＤＰＢＦ）についての１／２電力ビーム幅（ｈｐｂｗ）の観点で複数の区画が示されている。前に述べたように、本教示に係る再設定可能なデュアル偏波アナログアンテナパネルは、２つのシングル偏波ポートか、又はデュアル偏波によって形成される２つのポートかのいずれかの使用を可能にする。デュアル偏波ビーム形成は、所望のビーム幅がアンテナアレイが提供可能な最小のビーム幅よりも格段に大きい多くのケースで適用される。そのため、それらケースにおいて、デュアル偏波ビーム形成が適用される場合、アンテナアレイをより小さい２つのアンテナアレイへ再設定することは、結果として生じるビーム形状に悪影響はなく、むしろ依然として２つのポートを有するという好影響を与える。
【００２３】
図３及び図４は、旧来のアンテナアレイ設定を示している。アンテナアレイ１１０は、典型的には、説明した通り、放射アンテナエレメントのセット、位相シフタ及びフィードネットワークを備える。図３では、アンテナアレイ１１０はシングル偏波ビーム形成モード（ＳＰＢＦ）で示されており、図４では、アンテナアレイ１１０は、デュアル偏波ビーム形成モード（ＤＰＢＦ）モードで示されている。デュアル偏波ビーム形成が旧来のアンテナアレイ１１０に適用されることになる場合、例えばワイドビームを生成する目的で、第１ポートＡ上の信号及び第２ポートＢ上の信号は、図４において参照番号１００で示されている合成ステップにおいて合成される。ポートＡ、Ｂの双方が合成されることから、これは、シングルポートアレイＣに帰結し、アンテナアレイはこのシングルポートのみを提供する。
【００２４】
図５は、本教示の実施形態に係るアンテナ構成１を示している。アンテナ構成１は、例えば図１及び図２に関連して説明したようなアンテナアレイ１０を備える。但し、（図４に示したような）従来技術のようにポートＡ、Ｂの近くに合成ステップ１００を有する代わりに、本教示の実施形態に係るアンテナアレイ１０は、ポートＡ、Ｂの近くに再設定可能なフィードネットワーク１７を有する。即ち、アンテナ構成１は、再設定可能なフィードネットワーク１７を備え、具体的には、後に説明するように、あるモードで設定され他のモードへ再設定されること、及びそれらの間で切り替えられることのできるフィードネットワーク１７を備える。図５では、再設定可能なフィードネットワーク１７は、第１のモード、具体的にはシングル偏波ビーム形成モードにある。この第１のモードでは、再設定可能なフィードネットワーク１７は、アンテナアレイ１０のアンテナエレメントを、図３に示した従来技術のケースのように、２つのポートへ接続する。即ち、第１偏波Ｐ１を伴う全てのエレメントが第１ポートＡへ接続され、第２偏波Ｐ２を伴う全てのエレメントが第２ポートＢへ接続される。
【００２５】
図６は、再設定可能なフィードネットワーク１７が第２モード、具体的にはデュアル偏波ビーム形成のための設定となっているアンテナ構成１を示している。第２モードにおいて、アンテナアレイ１０は、第１アンテナアレイ１０ａ及び第２アンテナアレイ１０ｂという２つのより小さいアレイへ再設定されるものと理解されてよい。よって、エレメントの半分がそれぞれポートＡ、Ｂへ接続される。即ち、フィードネットワーク１７は、第１偏波Ｐ１を有するエレメントの半分及び第２偏波Ｐ２を有するエレメントの半分を第１ポートへ接続する。対応する形で、フィードネットワーク１７は、第１偏波Ｐ１を有するエレメントの残余の半分及び第２偏波Ｐ２を有するエレメントの残余の半分を第２ポートへ接続する。アンテナアレイ１０は、よって、２つのより小さいアンテナアレイ１０ａ、１０ｂへ再設定されるものと理解されてよく、言い換えると、アンテナアレイ１０のエレメントは、２つのグループへ分割されるものと理解されてもよい。図６では、再設定可能なフィードネットワーク１７は、依然として２つのポートＡ、Ｂを提供しながら、デュアル偏波モードとなる。
【００２６】
図７ａは、再設定可能なフィードネットワーク１７の機能図を示している。フィードネットワーク１７の再設定は、例えば切り替えネットワークといったスイッチ手段２０によって機能的に実装され得る。図７ａには、双方の動作モード（ＳＰＢＦ及びＤＰＢＦ）のための接続が示されている。第１モード、即ちシングル偏波モードは、図中で太い点線で示されており（図７ｃも参照）、一方、第２モード、即ちデュアル偏波モードは、図中で太い実線で示されている（図７ｂも参照）。
【００２７】
図８は、本教示に係る切替手段２０の例示的な実装を示している。切替手段２０は、スイッチによって、好適には例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）といった電子的スイッチによって実装されてもよく、但し、切替手段２０は、代替的に、機械的スイッチによって実装されてもよい。
【００２８】
受信については、従来技術の設定に係る単一のデュアル偏波ポートと、ここで開示した実施形態に係る２つのデュアル偏波ポートを伴う設定とを比較すると、リンクバジェットへの影響は無いか僅かしかなく、なぜなら双方の設定は同じビーム幅を生成するからである。即ち、受信時に、送信機から媒体を通じて受信機への全ての利得及び損失を考慮すると、上記設定間には差異が無いか又は僅かしかない。可能性のある僅かな差異とは、本教示に係る実施形態については切替手段２０においていくらかの損失があり得ることである。ここで開示した多様な実施形態に係るアンテナ構成１を用いる場合の重要な利益は、従来技術ではただ１つであるのに対し、直交する偏波を伴う２つのポートを形成できることである。
【００２９】
送信については、しかしながら、単一のデュアル偏波ポートと比較して、２つのデュアル偏波ポートを用いる場合に、リンクバジェットにより大きい影響があるであろう。注記されることとして、重要なのは、主としてビーム形成のための原理ではなく、電力増幅器のリソースが、開口内に分散するかポートごとに単一の電力増幅器となるかに関わらず、１つではなく２つのポートにより共有されることになるという事実である。但し、提案した発明では、デュアル偏波ポートを１つと２つとの間で切り替えることが可能であり、当然ながら、２ポートの動作設定はリンクバジェットが許容する場合にのみ使用されるはずであり、そうでない場合には単一のデュアル偏波ポートが生成される。
【００３０】
説明した多様な実施形態は、ＴＲＰ及びＵＥのいずれでも実装されることができ、放射アンテナエレメントの近くに受信機／送信機を伴うか又は伴わないアンテナアレイに適用可能である。
【００３１】
ここまでに説明した再設定可能なフィードネットワーク１７を備えるアンテナ構成１は、いくつかの利点を有する。例えば、アンテナフィードネットワーク１７は、放射パターンのビーム幅に関わらず、複数のデュアルポートをサポートする。さらに、アンテナフィードネットワーク１７は、各ポートごとにシングル偏波ビーム形成又はデュアル偏波ビーム形成のいずれかのために設定されることができる。具体的にどちらの設定を使用すべきかは、主に所望のビーム幅に依存する。例えば、ユーザ固有のデータを送信する場合、ナロービームが望ましいかもしれず、よって、例えば説明したアンテナ構成１を備え又は説明したアンテナ構成１へ接続されている基地局は、例えばシステム情報を送信する際に、（例えば、図６に関連して説明したような）デュアル偏波モードへの切り替えを行い得る。システム情報は、典型的には、基地局によりサービスされるカバレッジエリア内のワイヤレスデバイスの全て又は少なくとも大部分へ送信される（即ち、ブロードキャストされ若しくはマルチキャストされる）必要があり、よって、全てのワイヤレスデバイスへ到達するために広いカバレッジで送信され得る。その代わりにナロービームが望まれる場合、例えばユーザデータを送信する場合には、基地局は、（例えば、図５に関連して説明したような）シングル偏波モードへの切り替えを行い得る。
【００３２】
アンテナ構成の多様な特徴及び実施形態を説明した。これら特徴及び実施形態は、多くの異なる手法で組合せられてよく、その例が次に与えられる。
【００３３】
デュアル偏波アンテナアレイ１０及びそこへ接続された再設定可能なフィードネットワーク１７を備えるアンテナ構成１が提供される。デュアル偏波アンテナアレイ１０は、ある数の放射アンテナエレメントを含み、再設定可能なフィードネットワーク１７は、フィードネットワーク１７を第１モードと第２モードとの間で切り替えるための切替手段２０、を含み：
−第１モードは、シングル偏波ビーム形成（ＳＰＢＦ）を提供し、当該第１モードにおいて、フィードネットワーク１７は、第１偏波Ｐ１を有する全アンテナエレメントを第１ポートＡへ接続し、及び、第２偏波Ｐ２を有する全アンテナエレメントを第２ポートＢへ接続するようになされ、
−第２モードは、デュアル偏波ビーム形成（ＤＰＢＦ）を提供し、当該第２モードにおいて、フィードネットワーク１７は、第１偏波Ｐ１を有する全アンテナエレメントの一部及び第２偏波を有する全アンテナエレメントの一部を上記第１ポートＡへ接続し、並びに、第１偏波Ｐ１を有する全アンテナエレメントの残余部分及び第２偏波Ｐ２を有する全アンテナエレメントの残余部分を上記第２ポートＢへ接続する。
【００３４】
アンテナ構成１が、いずれのケースでも２つのポートを提供しつつ、ナロービーム用に及びワイドビーム用に使用されることができるように、再設定可能なフィードネットワーク１７が構成される。フィードネットワーク１７を、例えば半導体スイッチにより実装される切替手段２０により、上記２つのモードの間で切替可能とすることができる。
【００３５】
一実施形態において、具体的には第２モードにおいて、アンテナアレイ１０のアンテナエレメントは、（例えば、図６に関連して説明したように）第１のアンテナアレイ１０ａ及び第２のアンテナアレイ１０ｂへ機能的に構成される。そうした実施形態において、第１のアンテナアレイ１０ａ及び第２のアンテナアレイ１０ｂの各々は、ビームが拡幅されるものとされる次元に沿って構成される。
【００３６】
２つのアンテナアレイ１０ａ、１０ｂへのアンテナアレイ１０の（仮想的な）分割は、好適には、ビームが拡幅されるものとされる次元に沿って行われる。この手法でどのエレメントを使用すべきかを選択することで、可能な最大の性能が与えられる。
【００３７】
多様な実施形態において、アンテナ構成１は、ナロービームを要する送信に応じて、上記第１モードへ切り替えられるように構成される。前述したように、例えばユーザ固有の情報が送信されようとしている場合に、ナロービームを要する。
【００３８】
多様な実施形態において、アンテナ構成１は、ワイドビームを要する送信に応じて、上記第２へ切り替えられるように構成される。やはり前述したように、情報をブロードキャストし又はマルチキャストする必要がある場合、例えばシステム情報が送信されようとしている場合に、幅広のビームを要する。
【００３９】
多様な実施形態において、具体的には上記第２モードにおいて、第１偏波Ｐ１を有する全アンテナエレメントの上記一部は、当該全アンテナエレメントの半分を含み、第２偏波Ｐ２を有する全アンテナエレメントの上記一部は、当該全アンテナエレメントの半分を含む。但し、多くの他の設定もまた可能である。
【００４０】
図９は、本教示に係るデバイス５０における方法の一実施形態のステップ群にわたるフローチャートを示している。方法３０は、例えばＵＥ又は基地局といったデバイス５０により実装され得る。また、方法３０は、送信の場合及び／又は受信の場合に使用されてよい。
【００４１】
ビーム形成のための方法３０が提供される。方法３０は、説明した通りのアンテナ構成１を用いて、具体的には、デュアル偏波アンテナアレイ１０及びそこへ接続された再設定可能なフィードネットワーク１７を備えるアンテナ構成１を用いて、デバイス５０により行われてよく、デュアル偏波アンテナアレイ１０は、ある数の放射アンテナエレメントを含む。方法３０は、以下を含む：
−フィードネットワーク１７を、シングル偏波ビーム形成（ＳＰＢＦ）を提供する第１モードであって、フィードネットワーク１７が、第１偏波Ｐ１を有する全アンテナエレメントを第１ポート（Ａ）へ接続し、及び、第２偏波Ｐ２を有する全アンテナエレメントを第２ポート（Ｂ）へ接続するようになされる当該第１モードへ切り替えること３１、及び
−フィードネットワーク１７を、デュアル偏波ビーム形成（ＤＰＢＦ）を提供する第２モードであって、フィードネットワーク１７が、第１偏波Ｐ１を有する全アンテナエレメントの一部及び第２偏波Ｐ２を有する全アンテナエレメントの一部を第１ポート（Ａ）へ接続し、並びに、第１偏波Ｐ１を有する全アンテナエレメントの残余部分及び第２偏波Ｐ２を有する全アンテナエレメントの残余部分を第２ポート（Ｂ）へ接続する当該第２モードへ切り替えること３２。
【００４２】
一実施形態において、第２モードでは、アンテナアレイ１０のアンテナエレメントは、第１アンテナアレイ１０ａ及び第２アンテナアレイ１０ｂへ機能的に構成され、第１アンテナアレイ１０ａ及び第２アンテナアレイ１０ｂの各々は、ビームが拡幅するものとされる次元に沿って構成される。
【００４３】
一実施形態において、方法３０は、ナロービームを要する送信を有することに応じて、第１モードへの切り替えを行うこと、を含む。
【００４４】
一実施形態において、方法３０は、ワイドビームを要する送信に応じて、第２への切り替えを行うこと、を含む。
【００４５】
多様な実施形態において、第２モードでは、第１偏波Ｐ１を有する全アンテナエレメントの上記一部は、当該全アンテナエレメントの半分を含み、第２偏波Ｐ２を有する全アンテナエレメントの上記一部は、当該全アンテナエレメントの半分を含む。
【００４６】
多様な実施形態において、方法３０は、ワイヤレス通信のための通信デバイスであるデバイス５０において実装される。
【００４７】
多様な実施形態において、方法３０は、通信デバイスへワイヤレス通信を提供するアクセスポイントであるデバイス５０において実装される。そうしたケースにおいて、アンテナ構成１は、例えば、アクセスポイントの例えば処理回路といった制御デバイスによって、アクセスポイントへ接続されてもよく、アクセスポイントにより制御可能であってもよい。
【００４８】
図１０は、本教示に係るデバイス及び方法の実施形態を実装するための手段を概略的に示している。上で注記したように、方法３０は、通信デバイス及び／又はアクセスポイント（例えば、基地局、ｅＮＢ、ｇＮＢなど）において実装され得る。
【００４９】
デバイス５０は、多様な実施形態において説明した通りのアンテナ構成１を含み、又はアンテナ構成１へ接続される。アンテナ構成１は、例えば、無線周波数シグナリングの送信及び受信のために適合され得る。
【００５０】
デバイス５０は、処理回路４０を備え、処理回路４０は、例えば記憶媒体４１の形式のコンピュータプログラムプロダクト４１に記憶されたソフトウェア命令群を実行可能な、適切なＣＰＵ（central processing unit）、マルチプロセッサ、マイクロコントローラ、ＤＳＰ（digital signal processor）などのうちの１つ以上の任意の組合せであってよい。処理回路４０は、さらに、少なくとも１つのＡＳＩＣ（application specific integrated circuit）又はＦＰＧＡ（field programmable gate array）として提供されてもよい。
【００５１】
処理回路４０は、図９に関連して説明したような動作又はステップのセットを実行することをデバイス５０に行わせるように設定される。例えば、記憶媒体４１が動作のセットを記憶してもよく、処理回路４０は、記憶媒体４１から動作のセットを読出して、その動作のセットをデバイス５０に行わせる、ように設定されてもよい。動作のセットは、実行可能な命令群のセットとして提供されてもよい。処理回路４０は、それにより、ここで開示した通りの方法を実行するよう構成される。
【００５２】
デバイス５０は、無線で及び／又は有線、有人で他のエンティティ及びデバイスと通信するための（Ｉ／Ｏと表された）入力／出力手段４３をも備える。入力／出力手段４３は、例えば、有線のやり方でネットワークノードと、及び／又は無線のやり方で通信デバイスと通信するためのプロトコルスタックを備えてもよい。入力／出力手段４３は、例えばＩＰパケットを搬送するデータの入力を受け付け及びデータを出力するために使用されてもよい。デバイス１、２は、受信回路及び送信回路を備えてもよい。デバイス１、２は、ワイヤレスリンク上での通信のための、説明したような１つ以上のアナログアンテナ構成１をも備え、又はアナログアンテナ構成１へ接続される。
【００５３】
図１１は、本教示の実施形態を実装するための機能モジュール／ソフトウェアモジュールを備えるデバイスを示している。プロセッサにおいて稼働するコンピュータプログラムといったソフトウェア命令群を用いて、並びに／又は、ＡＳＩＣ（application specific integrated circuits）、ＦＰＧＡ（field programmable gate arrays）、離散論理コンポーネント、及びそれらの任意の組合せといったハードウェアを用いて、上記機能モジュールを実装することができる。適合可能であり得る処理回路が提供されてもよく、具体的には、処理回路は、多様な実施形態において説明した方法３０のステップのいずれかを行うように適合され得る。
【００５４】
デバイス５０は、ビーム形成のために提供される。上記デバイスは、フィードネットワークを、シングル偏波ビーム形成を提供する第１モードであって、上記フィードネットワークが、第１偏波Ｐ１を有する全アンテナエレメントを第１ポートＡへ接続し、及び、第２偏波Ｐ２を有する全アンテナエレメントを第２ポートＢへ接続するようになされる当該第１モードへ切り替えるための第１モジュール６１、を備える。第１モジュール６１は、例えば、第１モードへ上記フィードネットワークを切り替えるための切り替えネットワークを含んでもよい。
【００５５】
上記デバイスは、上記フィードネットワークを、デュアル偏波ビーム形成を提供する第２モードであって、上記フィードネットワークが、第１偏波Ｐ１を有する全アンテナエレメントの一部及び第２偏波Ｐ２を有する全アンテナエレメントの一部を上記第１ポートＡへ接続し、並びに、第１偏波Ｐ１を有する全アンテナエレメントの残余部分及び第２偏波Ｐ２を有する全アンテナエレメントの残余部分を上記第２ポートＢへ接続する当該第２モードへ切り替えるための第２モジュール６２、を備える。第２モジュール６２は、例えば、第２モードへ上記フィードネットワークを切り替えるための切り替えネットワークを含んでもよい。
【００５６】
なお、第１モジュール６１及び第２モジュール６２は、相異なるモードへフィードネットワークを切り替えるように構成された単一の切り替えネットワークにより実装されてもよい。さらに、第１モジュール６１及び第２モジュール６２は、ユニットで置き換えられてもよいことが注記される。
【００５７】
本発明を、主として若干の実施形態を参照しながらここで説明した。しかしながら、当業者により理解されるように、添付の特許請求の範囲により定義される通りの本発明のスコープの範囲内で、ここで開示した具体的なもの以外の他の実施形態が等しく可能である。
【図１】
2020527895.tif 000003
【図２】
2020527895.tif 000004
【図３】
2020527895.tif 000005
【図４】
2020527895.tif 000006
【図５】
2020527895.tif 000007
【図６】
2020527895.tif 000008
【図７ａ】
2020527895.tif 000009
【図７ｂ】
2020527895.tif 000010
【図７ｃ】
2020527895.tif 000011
【図８】
2020527895.tif 000012
【図９】
2020527895.tif 000013
【図１０】
2020527895.tif 000014
【図１１】
2020527895.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】令和2年2月5日(2020.2.5)
【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】
デュアル偏波アンテナアレイ（１０）及び前記デュアル偏波アンテナアレイ（１０）へ接続された再設定可能なフィードネットワーク（１７）を備えるアンテナ構成（１）であって、前記デュアル偏波アンテナアレイ（１０）は、放射を行うある数のアンテナエレメントを含み、前記再設定可能なフィードネットワーク（１７）は、前記フィードネットワーク（１７）を第１モードと第２モードとの間で切り替えるための切替手段（２０）、を含み、
前記第１モードは、シングル偏波ビーム形成（ＳＰＢＦ）を提供し、当該第１モードにおいて、前記フィードネットワーク（１７）は、第１偏波Ｐ１を有する全アンテナエレメントを第１ポート（Ａ）へ接続し、及び、第２偏波Ｐ２を有する全アンテナエレメントを第２ポート（Ｂ）へ接続し、
前記第２モードは、デュアル偏波ビーム形成（ＤＰＢＦ）を提供し、当該第２モードにおいて、前記フィードネットワーク（１７）は、前記第１偏波Ｐ１を有する全アンテナエレメントの一部及び前記第２偏波Ｐ２を有する全アンテナエレメントの一部を前記第１ポート（Ａ）へ接続し、並びに、前記第１偏波Ｐ１を有する全アンテナエレメントの残余部分及び前記第２偏波Ｐ２を有する全アンテナエレメントの残余部分を前記第２ポート（Ｂ）へ接続する、
アンテナ構成（１）。
【請求項２】
請求項１に記載のアンテナ構成（１）であって、前記第２モードにおいて、前記デュアル偏波アンテナアレイ（１０）の前記アンテナエレメントは、第１アンテナアレイ（１０ａ）及び第２アンテナアレイ（１０ｂ）へ機能的に構成され、前記第１アンテナアレイ（１０ａ）及び前記第２アンテナアレイ（１０ｂ）の各々は、ビームが拡幅するものとされる次元に沿って構成される、アンテナ構成（１）。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のアンテナ構成（１）であって、ナロービームを要する送信に応じて、前記第１モードへ切り替えられるように構成される、アンテナ構成（１）。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のアンテナ構成（１）であって、ワイドビームを要する送信に応じて、前記第２モードへ切り替えられるように構成される、アンテナ構成（１）。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のアンテナ構成（１）であって、前記第２モードにおいて、前記第１偏波Ｐ１を有する全アンテナエレメントの前記一部は、当該全アンテナエレメントの半分を含み、前記第２偏波Ｐ２を有する全アンテナエレメントの前記一部は、当該全アンテナエレメントの半分を含む、アンテナ構成（１）。
【請求項６】
デュアル偏波アンテナアレイ（１０）及び前記デュアル偏波アンテナアレイ（１０）へ接続された再設定可能なフィードネットワーク（１７）を備えるアンテナ構成（１）を用いてデバイス（５０）により行われるビーム形成のための方法（３０）であって、前記デュアル偏波アンテナアレイ（１０）は、放射を行うある数のアンテナエレメントを含み、前記方法（３０）は、
前記フィードネットワーク（１７）を、シングル偏波ビーム形成（ＳＰＢＦ）を提供する第１モードであって、前記フィードネットワーク（１７）が、第１偏波Ｐ１を有する全アンテナエレメントを第１ポート（Ａ）へ接続し、及び、第２偏波Ｐ２を有する全アンテナエレメントを第２ポート（Ｂ）へ接続する当該第１モードへ切り替えること（３１）と、
前記フィードネットワーク（１７）を、デュアル偏波ビーム形成（ＤＰＢＦ）を提供する第２モードであって、前記フィードネットワーク（１７）が、前記第１偏波Ｐ１を有する全アンテナエレメントの一部及び前記第２偏波Ｐ２を有する全アンテナエレメントの一部を前記第１ポート（Ａ）へ接続し、並びに、前記第１偏波Ｐ１を有する全アンテナエレメントの残余部分及び前記第２偏波Ｐ２を有する全アンテナエレメントの残余部分を前記第２ポート（Ｂ）へ接続する当該第２モードへ切り替えること（３２）と、
を含む、方法（３０）。
【請求項７】
請求項６に記載の方法（３０）であって、前記第２モードにおいて、前記デュアル偏波アンテナアレイ（１０）の前記アンテナエレメントは、第１アンテナアレイ（１０ａ）及び第２アンテナアレイ（１０ｂ）へ機能的に構成され、前記第１アンテナアレイ（１０ａ）及び前記第２アンテナアレイ（１０ｂ）の各々は、ビームが拡幅するものとされる次元に沿って構成される、方法（３０）。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の方法（３０）であって、ナロービームを要する送信に応じて、前記第１モードへの切り替えを行うこと、を含む、方法（３０）。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれか１項に記載の方法（３０）であって、ワイドビームを要する送信に応じて、前記第２モードへの切り替えを行うこと、を含む、方法（３０）。
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれか１項に記載の方法（３０）であって、前記第２モードにおいて、前記第１偏波Ｐ１を有する全アンテナエレメントの前記一部は、当該全アンテナエレメントの半分を含み、前記第２偏波Ｐ２を有する全アンテナエレメントの前記一部は、当該全アンテナエレメントの半分を含む、方法（３０）。
【請求項１１】
請求項６〜１０のいずれか１項に記載の方法（３０）であって、前記デバイス（５０）は、ワイヤレス通信のための通信デバイスである、方法（３０）。
【請求項１２】
請求項６〜１０のいずれか１項に記載の方法（３０）であって、前記デバイス（５０）は、通信デバイスへワイヤレス通信を提供するアクセスポイントである、方法（３０）。
【請求項１３】
デバイス（５０）のためのコンピュータプログラム（４２）であって、前記デバイス（５０）の処理回路において実行されると、前記デバイス（５０）に、請求項６〜１２のいずれか１項に記載の方法（３０）を行わせるコンピュータプログラムコード、を含むコンピュータプログラム（４２）。
【請求項１４】
請求項１３に記載のコンピュータプログラム（４２）が記憶されたコンピュータ読取可能な記憶媒体。
【国際調査報告】
2020527895.tif 000016
2020527895.tif 000017