特許 7328248 参照信号を送信するためのアンテナ構成

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-08-07

(45)【発行日】2023-08-16

(54)【発明の名称】参照信号を送信するためのアンテナ構成

(51)【国際特許分類】

   H04B 7/0413 20170101AFI20230808BHJP

   H01Q 3/30 20060101ALI20230808BHJP

   H01Q 21/06 20060101ALI20230808BHJP

   H01Q 21/24 20060101ALI20230808BHJP

【ＦＩ】

H04B7/0413 320

H01Q3/30

H01Q21/06

H01Q21/24

【請求項の数】 21

(21)【出願番号】P 2020555319

(86)(22)【出願日】2018-04-12

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-08-26

(86)【国際出願番号】 EP2018059363

(87)【国際公開番号】W WO2019197028

(87)【国際公開日】2019-10-17

【審査請求日】2020-12-10

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】598036300

【氏名又は名称】テレフオンアクチーボラゲット エルエム エリクソン（パブル）

(74)【代理人】

【識別番号】100109726

【弁理士】

【氏名又は名称】園田 吉隆

(74)【代理人】

【識別番号】100150670

【弁理士】

【氏名又は名称】小梶 晴美

(74)【代理人】

【識別番号】100194294

【弁理士】

【氏名又は名称】石岡 利康

(72)【発明者】

【氏名】アスリー， フレードリク

(72)【発明者】

【氏名】ペッテション， スヴェン

(72)【発明者】

【氏名】ニルソン， アンドレアス

【審査官】齊藤 晶

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０２４４８９９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－２０４３０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－３２６６２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０３４７２４８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｂ ７／０４１３

Ｈ０１Ｑ ３／３０

Ｈ０１Ｑ ２１／０６

Ｈ０１Ｑ ２１／２４

ＩＥＥＥ Ｘｐｌｏｒｅ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アンテナ構成（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ）であって、前記アンテナ構成（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ）は第１のアンテナアレイ（１３０ａ）と第２のアンテナアレイ（１３０ｂ）とを備え、各アンテナアレイが、第１の偏波（ｐ１）のアンテナエレメント（１４０ａ）と、第２の偏波（ｐ２）のアンテナエレメント（１４０ｂ）とを備え、
前記２つのアンテナアレイ（１３０ａ、１３０ｂ）が、４つの信号をまとめて供給されるように構成され、それにより、各アンテナアレイ（１３０ａ、１３０ｂ）における各偏波（ｐ１、ｐ２）の前記アンテナエレメント（１４０ａ、１４０ｂ）に前記４つの信号の中からそれぞれ１つの信号が供給され、
前記第２のアンテナアレイ（１３０ｂ）の前記第２の偏波（ｐ２）の前記アンテナエレメント（１４０ｂ）に供給された前記信号が、他のアンテナエレメントに供給された他の信号のうちの少なくとも１つに対して１８０°位相シフトされており、
前記第１のアンテナアレイ（１３０ａ）の前記第２の偏波（ｐ２）の前記アンテナエレメント（１４０ｂ）に供給された前記信号が、前記第２のアンテナアレイ（１３０ｂ）の前記第２の偏波（ｐ２）の前記アンテナエレメント（１４０ｂ）に供給された前記信号に対して、（１８０－α）°だけ位相シフトされている、
アンテナ構成（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ）。

【請求項2】

前記第２のアンテナアレイ（１３０ｂ）の前記第２の偏波（ｐ２）の前記アンテナエレメント（１４０ｂ）に供給された前記信号が、少なくとも、前記第１のアンテナアレイ（１３０ａ）の前記第１の偏波（ｐ１）の前記アンテナエレメント（１４０ａ）に供給された前記信号に対して１８０°位相シフトされている、請求項１に記載のアンテナ構成（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ）。

【請求項3】

前記第１のアンテナアレイ（１３０ａ）に供給された前記２つの信号が第１の共通信号ｓ１から生じ、前記第２のアンテナアレイ（１３０ｂ）に供給された前記２つの信号が第２の共通信号ｓ２から生じる、請求項２に記載のアンテナ構成（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ）。

【請求項4】

前記第１の共通信号ｓ１が第１のレイヤ信号を表し、前記第２の共通信号ｓ２が第２のレイヤ信号を表すか、または前記第１の共通信号ｓ１および前記第２の共通信号ｓ２が参照信号の２つのポートを表す、請求項３に記載のアンテナ構成（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ）。

【請求項5】

前記第１のアンテナアレイ（１３０ａ）の前記第２の偏波（ｐ２）の前記アンテナエレメント（１４０ｂ）に供給された前記信号が、前記第１のアンテナアレイ（１３０ａ）の前記第１の偏波（ｐ１）の前記アンテナエレメント（１４０ａ）に供給された前記信号に対して、α°位相シフトされている、請求項３または４に記載のアンテナ構成（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ）。

【請求項6】

前記第２のアンテナアレイ（１３０ｂ）の前記第１の偏波（ｐ１）の前記アンテナエレメント（１４０ａ）に供給された前記信号が、前記第１のアンテナアレイ（１３０ａ）の前記第１の偏波（ｐ１）の前記アンテナエレメント（１４０ａ）に供給された前記信号に対して、－α°位相シフトされている、請求項３、４または５に記載のアンテナ構成（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ）。

【請求項7】

αがチャネル依存値を有する、請求項５または６に記載のアンテナ構成（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ）。

【請求項8】

前記第１の共通信号ｓ１および前記第２の共通信号ｓ２が単一の共通信号ｓから生じる、請求項４に従属しない場合の請求項３、５、６、または７に記載のアンテナ構成（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ）。

【請求項9】

前記単一の共通信号ｓが単一のレイヤ信号または単一ポート参照信号を表す、請求項８に記載のアンテナ構成（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ）。

【請求項10】

前記第２のアンテナアレイ（１３０ｂ）の前記第２の偏波（ｐ２）の前記アンテナエレメント（１４０ｂ）に供給された前記信号が、少なくとも、前記第２のアンテナアレイ（１３０ｂ）の前記第１の偏波（ｐ１）の前記アンテナエレメント（１４０ａ）に供給された前記信号に対して１８０°位相シフトされている、請求項１に記載のアンテナ構成（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ）。

【請求項11】

前記第１のアンテナアレイ（１３０ａ）の前記第２の偏波（ｐ２）の前記アンテナエレメント（１４０ｂ）に供給された前記信号が、前記第２のアンテナアレイ（１３０ｂ）の前記第１の偏波（ｐ１）の前記アンテナエレメント（１４０ａ）に供給された前記信号に対して、α°位相シフトされている、請求項１０に記載のアンテナ構成（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ）。

【請求項12】

前記第１のアンテナアレイ（１３０ａ）の前記第１の偏波（ｐ１）の前記アンテナエレメント（１４０ａ）に供給された前記信号が、前記第２のアンテナアレイ（１３０ｂ）の前記第１の偏波（ｐ１）の前記アンテナエレメント（１４０ａ）に供給された前記信号に対して、－α°位相シフトされている、請求項１０または１１に記載のアンテナ構成（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ）。

【請求項13】

αがチャネル依存値を有する、請求項１１または１２に記載のアンテナ構成（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ）。

【請求項14】

前記第２のアンテナアレイ（１３０ｂ）の前記第１の偏波（ｐ１）の前記アンテナエレメント（１４０ａ）に供給された前記信号、および前記第１のアンテナアレイ（１３０ａ）の前記第２の偏波（ｐ２）の前記アンテナエレメント（１４０ｂ）に供給された前記信号が、第１の共通信号ｓ１から生じる、請求項１０から１３のいずれか一項に記載のアンテナ構成（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ）。

【請求項15】

前記第２のアンテナアレイ（１３０ｂ）の前記第２の偏波（ｐ２）の前記アンテナエレメント（１４０ｂ）に供給された前記信号、および前記第１のアンテナアレイ（１３０ａ）の前記第１の偏波（ｐ１）の前記アンテナエレメント（１４０ａ）に供給された前記信号が、第２の共通信号ｓ２から生じる、請求項１４に記載のアンテナ構成（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ）。

【請求項16】

前記第１の共通信号ｓ１が第１のレイヤ信号を表し、前記第２の共通信号ｓ２が第２のレイヤ信号を表すか、または前記第１の共通信号ｓ１および前記第２の共通信号ｓ２が参照信号の２つのポートを表す、請求項１５に記載のアンテナ構成（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ）。

【請求項17】

アナログビームフォーミングネットワーク
をさらに備え、前記信号が前記アナログビームフォーミングネットワークから前記アンテナエレメント（１４０ａ、１４０ｂ）に供給される、
請求項１から１６のいずれか一項に記載のアンテナ構成（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ）。

【請求項18】

前記第１の偏波（ｐ１）と前記第２の偏波（ｐ２）とが相互に直交する、請求項１から１７のいずれか一項に記載のアンテナ構成（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ）。

【請求項19】

請求項１から１８のいずれか一項に記載のアンテナ構成（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ）を備える無線トランシーバデバイス（２００）。

【請求項20】

信号を送信するための方法であって、前記方法は請求項１９に記載の無線トランシーバデバイス（２００）によって実行され、
前記アンテナ構成（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ）によって信号を供給することによって前記信号を送信すること（Ｓ２０２）
を含む、方法。

【請求項21】

信号を送信するためのコンピュータプログラム（１０２０）であって、請求項１９に記載の無線トランシーバデバイス（２００）の処理回路（２１０）上で実行されたとき、前記無線トランシーバデバイス（２００）に請求項２０に記載の方法を実行させるコンピュータコードを備える、コンピュータプログラム（１０２０）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書で提示される実施形態は、参照信号を送信するためのアンテナ構成、方法、無線トランシーバデバイス、コンピュータプログラム、およびコンピュータプログラム製品に関する。

【背景技術】

【0002】

通信ネットワークでは、所与の通信プロトコル、通信プロトコルのパラメータ、および通信ネットワークが展開される物理的環境について良好なパフォーマンスおよび容量を得る課題があり得る。

【0003】

たとえば、モバイル通信システムの将来の世代のために、多くの異なるキャリア周波数における周波数帯域が必要とされ得る。たとえば、ワイヤレスデバイスのための十分なネットワークカバレッジを達成するために、低いそのような周波数帯域が必要とされ得、要求されるネットワーク容量に達するために、（たとえばミリメートル波長（ｍｍＷ）の、すなわち３０ＧＨｚ付近のおよびそれを上回る）より高い周波数帯域が必要とされ得る。一般的に言えば、高い周波数では、無線チャネルの伝搬特性はより困難であり、ネットワークのアクセスノードとワイヤレスデバイスの両方におけるビームフォーミングは、十分なリンクバジェットに達することが必要とされ得る。

【0004】

ワイヤレスデバイスは、アナログビームフォーミング、デジタルビームフォーミング、またはハイブリッドビームフォーミングによってビームフォーミングを実装し得る。各実装形態はそれの利点および欠点を有する。デジタルビームフォーミング実装形態は、３つのうちの最もフレキシブルな実装形態であるが、必要とされる無線チェーンおよびベースバンドチェーンの数が大きいことにより最もコストがかかる。アナログビームフォーミング実装形態は、デジタルビームフォーミング実装形態と比較して、無線チェーンおよびベースバンドチェーンの数が低減されることにより、製造するには最もフレキシブルでないが、より安価である。ハイブリッドビームフォーミング実装形態はアナログビームフォーミング実装形態とデジタルビームフォーミング実装形態との間の折衷物である。当業者が理解するように、異なるワイヤレスデバイスのコストおよびパフォーマンス要件に応じて、異なる実装形態が必要とされる。

【0005】

ワイヤレスデバイスのための、異なる周波数帯域のための異なるアンテナアーキテクチャについて説明する。（たとえば、１５ＧＨｚを上回る）高周波数帯域において、アンテナアレイの「パネル」と呼ばれるものについて説明する。アンテナアレイのこれらのパネルは、たとえばアナログ位相シフタを使用することによってステアリングされる、一様線形／矩形アレイ（ＵＬＡ／ＵＲＡ）であり得る。異なる方向からのカバレッジを得るために、アンテナアレイの複数のパネルがワイヤレスデバイスの異なる側に取り付けられ得る。特に明記されていない限り、アンテナアレイおよびパネルという用語は以下で互換的に使用される。

【0006】

電気通信規格の第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ）スイートによれば、アンテナポートは、送信される参照信号によって定義される物理エンティティではなく、論理エンティティである。そのようなアンテナポートは物理アンテナポートに対応することもあり、対応しないこともある。前者の例は、ポートを定義する参照信号がコネクタ上でアンテナエレメントに送信されるときである。後者の例は、ポートを定義する参照信号がデジタルビームフォーマーを使用して送信されるときである。参照信号、たとえばチャネル状態情報参照信号（ＣＳＩーＲＳ）または復調用参照信号（ＤＭＲＳ）は１つまたは複数のポートを有することができる。たとえば、ＣＳＩ－ＲＳリソースは、２つの異なる物理アンテナポートを介して送信され得る２つのポートを有し得る。

【0007】

図１はアンテナ構成１２０の例示的なアーキテクチャを概略的に示す。アンテナ構成１２０は、それぞれ２つの偏波ｐ１、ｐ２のアンテナエレメント１４０ａ、１４０ｂを有する、２つのアンテナアレイ１３０ａ、１３０ｂからなる。各アンテナアレイ１３０ａ、１３０ｂは、したがって、偏波当たり１つのトランシーバユニット（ＴＸＲＵ）に接続され、したがって合計４つのパネルポートに接続される。（１つのＴＸＲＵに対応する）各パネルポートはアナログビームフォーミングによって狭ステアラブルビームを生成することが可能である。位相シフタをもつアナログ配信ネットワークは、各アンテナアレイ１３０ａ、１３０ｂにおいて生成された送信ビームをステアリングするために使用される。たとえば、アンテナアレイ１３０ａ、１３０ｂの共相化（co-phasing）をサポートするためにマルチパネルコードブックが使用され得る。

【0008】

アンテナ構成１２０は、シングルユーザ（ＳＵ）またはマルチユーザ（ＭＵ）多入力多出力（ＭＩＭＯ）送信において、パネル当たり１つまたは２つのレイヤを送信するために使用され得る。この点で、ＭＩＭＯ送信を使用するシステムでは、複数の独立したデータストリームが同じ時間周波数無線リソース中で送信され、その結果、いわゆる空間多重化が生じ得る。１つのそのようなデータストリームはレイヤと呼ばれることがある。一例によれば、ビームフォーミング利得を増加させるために、（偏波当たり）単一のレイヤが２つのアンテナアレイ１３０ａ、１３０ｂのコヒーレント合成によって送信される。

【0009】

４つのパネルポートをもつ二重パネルアンテナを用いる送信がいくつかの問題を生じるケースがある。

【0010】

ランク１またはランク２送信、たとえば、物理ダウンリンク共有チャネル（ＰＤＳＣＨ）シグナリングの場合、図１の場合と同様にアンテナ構成１２０を使用するときに２つの選択肢がある。第１の選択肢は、アンテナアレイ１３０ａ、１３０ｂのうちの１つのみを使用して送信することである。それによって、総送信電力の半分のみが使用され、カバレッジの低減につながる。第２の選択肢は、コヒーレント合成を使用して両方のアンテナアレイ１３０ａ、１３０ｂを使用して送信することである。これには、得られたビームを正確な方向においてステアリングするために、２つのアンテナアレイ１３０ａ、１３０ｂをどのように共相化すべきかについての知識が必要である。この知識は、相互関係（reciprocity）が成り立つ場合はアップリンクチャネル推定によって、または受信無線トランシーバデバイスからのフィードバックによって取得し得る。相互関係ベースのアップリンクチャネル推定の場合、時分割複信（ＴＤＤ）を必要とすることのほかに、これには、達成するのにコストがかかり得る、２つのアンテナアレイ中の送信分岐および受信分岐が較正される必要もある。フィードバックベースアップリンクチャネル推定は、いわゆるマルチパネルコードブック報告を使用することによって達成され得る。しかしながら、これによりシグナリングオーバーヘッドが増加する。さらに、マルチパネルコードブックは、アンテナアレイおよび偏波当たり１つのアンテナポートをサポートしないことがあり、したがって、さらには、図１におけるアンテナ構成のために使用されないことがある。

【0011】

１つまたは２つのアンテナポートのみを使用する、いわゆるチャネルまたは信号、たとえば、１つのアンテナポートを介して送信される（ＰＳＳとＳＳＳとＰＢＣＨとを備え、ＰＳＳは主同期信号の略であり、ＳＳＳは２次同期信号の略であり、ＰＢＣＨは物理ブロードキャストチャネルの略である）同期信号（ＳＳ）ブロックの送信の場合、送信無線トランシーバデバイスは、異なる方向においてＳＳブロックを送信するためにビーム掃引を実行することができる。しかしながら、２つのアンテナアレイ１３０ａ、１３０ｂのコヒーレント合成は極めて狭い送信ビームを生成し得る。ＳＳブロック送信の場合、妨害に対するロバストネスと、受信無線トランシーバデバイスのモビリティとを達成するために、比較的広い送信ビームが望まれ得る。さらに、ＳＳブロックビーム掃引における可能な送信ビームの数が制限され得る。そのようなビーム掃引は送信無線トランシーバデバイスのカバレッジ領域全体をカバーすべきであり、したがって、ビームは狭すぎるべきでない。これは、たとえば、ＳＳブロックが送信されるビーム掃引におけるビームの数に限度があるときにそうであり得る。さらに、アンテナアレイ１３０ａ、１３０ｂが互いに対して較正されない場合、送信無線トランシーバデバイスは、同じ信号が両方のアンテナアレイ１３０ａ、１３０ｂに供給されたときに得られたビーム指向方向についての知識を有しない。

【0012】

したがって、２つのアンテナアレイ１３０ａ、１３０ｂにわたるコヒーレント送信は非常に狭い送信ビームを生成することができ、および／またはビーム指向方向に対する制御が失われるので、そのようなコヒーレント送信が望まれないシナリオがある。

【0013】

したがって、依然として、ネットワークノードまたはワイヤレスデバイスなど、無線トランシーバデバイスのための改善されたアンテナ構成が必要である。

【発明の概要】

【0014】

本明細書の実施形態の目的は、ネットワークノードまたはワイヤレスデバイスなど、無線トランシーバデバイス中で使用され得、上記の問題がないか、または少なくともこれらの問題が低減されたもしくは緩和された、改善されたアンテナ構成を提供することである。

【0015】

第１の態様によれば、アンテナ構成が提示される。アンテナ構成は、第１のアンテナアレイと、第２のアンテナアレイとを備える。各アンテナアレイは、第１の偏波のアンテナエレメントと、第２の偏波のアンテナエレメントとを備える。２つのアンテナアレイは、４つの信号をまとめて供給されるように構成され、それにより、各アンテナアレイにおける各偏波のアンテナエレメントに４つの信号の中からそれぞれ１つの信号が供給される。第２のアンテナアレイの第２の偏波のアンテナエレメントに供給された信号は、他のアンテナエレメントに供給された他の信号のうちの少なくとも１つに対して１８０°位相シフトされる。

【0016】

有利には、このアンテナ構成は、ワイヤレスデバイスなど、無線トランシーバデバイス中で使用され得、上記の問題がない。

【0017】

有利には、このアンテナ構成は、アンテナアレイにわたる意図されないビームフォーミングを引き起こすことなしにすべての電力増幅器が十分に利用されることを可能にし、たとえば、図１におけるアンテナ構成に対して、カバレッジが改善されることにつながる。

【0018】

第２の態様によれば、無線トランシーバデバイスが提示される。無線トランシーバデバイスは第１の態様によるアンテナ構成を備える。

【0019】

第３の態様によれば、信号を送信するための方法が提示される。本方法は第２の態様による無線トランシーバデバイスによって実行される。本方法は、アンテナ構成によって信号を送ることによってその信号を送信することを含む。

【0020】

第４の態様によれば、参照信号を送信するためのコンピュータプログラムが提示され、コンピュータプログラムは、第２による無線トランシーバデバイス上で実行されたとき、無線トランシーバデバイスに第３の態様による方法を実行させるコンピュータプログラムコードを備える。

【0021】

第５の態様によれば、第４の態様によるコンピュータプログラムと、コンピュータプログラムが記憶されるコンピュータ可読記憶媒体とを備えるコンピュータプログラム製品が提示される。コンピュータ可読記憶媒体は非一時的コンピュータ可読記憶媒体であり得る。

【0022】

含まれる実施形態の他の目的、特徴および利点は、以下の詳細な開示から、添付の従属クレームから、ならびに図面から明らかになろう。

【0023】

一般に、本明細書で別段に明示的に定義されていない限り、特許請求の範囲において使用されるすべての用語は、技術分野における用語の通常の意味に従って解釈されるべきである。「要素、装置、構成要素、手段、モジュール、ステップなど」へのすべての参照は、別段に明示的に述べられていない限り、要素、装置、構成要素、手段、モジュール、ステップなどの少なくとも１つのインスタンスを参照するものとしてオープンに解釈されるべきである。本明細書で開示されるいずれの方法のステップは、明記されていない限り、開示された厳密な順序で実行される必要はない。

【0024】

次に、添付の図面を参照しながら、例として、本発明的概念について説明する。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】従来技術によるアンテナ構成を概略的に示す図である。

【図2】実施形態による通信システムを示す概略図である。

【図3】実施形態によるアンテナ構成を概略的に示す図である。

【図4】実施形態によるアンテナ構成を概略的に示す図である。

【図5】実施形態によるアンテナ構成を概略的に示す図である。

【図6】実施形態によるアンテナ構成を概略的に示す図である。

【図7】一実施形態による方法のフローチャートである。

【図8】一実施形態による、無線トランシーバデバイスの機能ユニットを示す概略図である。

【図9】一実施形態による、無線トランシーバデバイスの機能モジュールを示す概略図である。

【図10】一実施形態による、コンピュータ可読記憶媒体を備えるコンピュータプログラム製品の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

次に、発明的概念のいくつかの実施形態が示されている添付の図面を参照しながら、発明的概念について以下でより十分に説明する。この発明的概念は、しかしながら、多くの異なる形式において実施され得、本明細書に記載された実施形態に限定されるものと解釈されるべきでない。そうではなく、これらの実施形態は、本開示が徹底的で完全であり、発明的概念の範囲を当業者に十分に伝達するように、例として与えられる。説明全体にわたって同様の番号は同様の要素を指す。一点鎖線によって示されたステップまたは特徴は随意のものと見なされるべきである。

【0027】

図２は、（無線トランシーバデバイス３００など）ワイヤレスデバイスとして実装される無線トランシーバデバイスへのネットワークアクセスを与える、（無線トランシーバデバイス２００など）無線アクセスネットワークノードとして実装される無線トランシーバデバイスを備える通信システム１００を示す概略図である。無線アクセスネットワークノードは、アクセスノード、無線基地局、トランシーバ基地局、ノードＢ、エボルブドノードＢ、ｇノードＢ、アクセスポイントなどのいずれかであり得る。ワイヤレスデバイスは、ワイヤレスデバイス、移動局、モバイルフォン、ハンドセット、ワイヤレスローカルループフォン、ユーザ機器（ＵＥ）、スマートフォン、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、ワイヤレスセンサーなどのいずれかであり得る。

【0028】

無線トランシーバデバイス２００は、Ｍ個のビーム１１０ａ、１１０ｂ、…、１１０Ｍで無線トランシーバデバイス３００に信号を送信するように設定されたアンテナ構成を備えると仮定される。ビーム１１０ａ、１１０ｂ、…、１１０Ｍはすべて同じ幅を有し得るか、またはビーム１１０ａ、１１０ｂ、…、１１０Ｍのうちの少なくとも２つは相互に異なる幅を有する。無線トランシーバデバイス２００は、したがって、（全指向性ビームとは対照的に）Ｍ個のビーム１１０ａ、１１０ｂ、…、１１０Ｍで通信するように設定される。

【0029】

上記のように、無線トランシーバデバイスのための改善されたアンテナ構成が必要である。特に、無線トランシーバデバイスにおけるアンテナ構成１２０の２つのアンテナアレイ１３０ａ、１３０ｂにわたる偶発的な制御されないビームフォーミングが回避されることを可能にするアンテナ構成が開示される。

【0030】

次に、図３、図４、図５、および図６を参照する。図３、図４、図５、および図６は、実施形態によるアンテナ構成１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄを概略的に示す。

【0031】

アンテナ構成１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄは第１のアンテナアレイ１３０ａと第２のアンテナアレイ１３０ｂとを備える。各アンテナアレイ１３０ａ、１３０ｂは第１の偏波ｐ１のアンテナエレメント１４０ａと第２の偏波ｐ２のアンテナエレメント１４０ｂとを備える。

【0032】

２つのアンテナアレイ１３０ａ、１３０ｂは、４つの信号をまとめて供給されるように構成され、それにより、各アンテナアレイ１３０ａ、１３０ｂにおける各偏波ｐ１、ｐ２のアンテナエレメント１４０ａ、１４０ｂに４つの信号の中からそれぞれ１つの信号が供給される。以下で開示するように、これらの４つの信号は、（図３、図４、図６におけるアンテナ構成１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｄの場合のように）２つの共通信号ｓ１、ｓ２、または（図５におけるアンテナ構成１２０ｃの場合のように）単一の共通信号ｓから生じ得る。

【0033】

第２のアンテナアレイ１３０ｂの第２の偏波ｐ２のアンテナエレメント１４０ｂに供給された信号は、他のアンテナエレメントに供給された他の信号のうちの少なくとも１つに対して１８０°位相シフトされる。

【0034】

２つのアンテナアレイ１３０ａ、１３０ｂ上での直交偏波での送信のために構成されることによって、このアンテナ構成１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄは、２つのアンテナアレイ１３０ａ、１３０ｂにわたる非コヒーレント送信を可能にする。

【0035】

次に、アンテナ構成のさらなる詳細に関する実施形態を開示する。

【0036】

いくつかの態様では、アンテナエレメント１４０ａ、１４０ｂにアナログビームフォーミングネットワークからの信号が供給される。特に、一実施形態によれば、アンテナ構成１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄはアナログビームフォーミングネットワークをさらに備える。信号は、その場合、アナログビームフォーミングネットワークからアンテナエレメント１４０ａ、１４０ｂに供給される。

【0037】

異なるタイプの第１の偏波ｐ１および第２の偏波ｐ２があり得る。いくつかの態様では、第１のサブアレイ１３０ａおよび第２のサブアレイ１３０ｂは、相互に直交する偏波をもつアンテナエレメント１４０ａ、１４０ｂを有する。すなわち、一実施形態によれば、第１の偏波ｐ１および第２の偏波ｐ２は相互に直交する。

【0038】

第２のアンテナアレイ１３０ｂの第２の偏波ｐ２のアンテナエレメント１４０ｂに供給された信号が、他のアンテナエレメントに供給された他の信号のうちの少なくとも１つに対して１８０°位相シフトされるように、アンテナ構成１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄを設定する異なる方法があり得る。

【0039】

第１の実施形態によれば、第２のアンテナアレイ１３０ｂの第２の偏波ｐ２のアンテナエレメント１４０ｂに供給された信号は、少なくとも第１のアンテナアレイ１３０ａの第１の偏波ｐ１のアンテナエレメント１４０ａに供給された信号に対して１８０°位相シフトされる。これは、図３、図４、図５におけるアンテナ構成１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃについて当てはまる。

【0040】

第２の実施形態によれば、第２のアンテナアレイ１３０ｂの第２の偏波ｐ２のアンテナエレメント１４０ｂに供給された信号は、少なくとも第２のアンテナアレイ１３０ｂの第１の偏波ｐ１のアンテナエレメント１４０ａに供給された信号に対して１８０°位相シフトされる。これは、図６におけるアンテナ構成１２０ｄについて当てはまる。

【0041】

次に、図３のアンテナ構成１２０ａを特に参照する。図３におけるアンテナ構成１２０ａによれば、第１のアンテナアレイ１３０ａに供給された２つの信号は第１の共通信号ｓ１から生じ、第２のアンテナアレイ１３０ｂに供給された２つの信号は第２の共通信号ｓ２から生じる。さらに、第１の共通信号ｓ１は第１のレイヤ信号を表し、第２の共通信号ｓ２は第２のレイヤ信号を表すか、または第１の共通信号ｓ１および第２の共通信号ｓ２は、ＣＳＩ－ＲＳなど、参照信号の２つのポートを表す。図３は、したがって、すべての電力増幅器を利用しながら、アンテナアレイ１３０ａ、１３０ｂ当たり１つのレイヤが送信され得る実施形態を示す。

【0042】

第１のレイヤのための信号ｓ１は、同相の２つの偏波を供給することによって第１のアンテナアレイ１３０ａ上で送信され、その結果、送信された信号の垂直偏波が生じる。第２のレイヤのための信号ｓ２は、１８０°位相差をもつ２つの偏波を供給することによって第２のアンテナアレイ１３０ｂ上で送信され、その結果、送信された信号の水平偏波が生じる。１つのアンテナアレイ１３０ａ、１３０ｂ上の２つのパネルポートは直交偏波を有するので、アナログビームフォーミングネットワークによってすでに実行されたビームフォーミング以外に、アンテナアレイ１３０ａ、１３０ｂ内のパネルポートの追加のビームフォーミングはない。さらに、第１のアンテナアレイ１３０ａからの送信の得られた偏波は垂直であり、第２のアンテナアレイ１３０ｂからの送信の得られた偏波は水平であるので、２つのレイヤは直交偏波とともに送信される。

【0043】

次に、図４のアンテナ構成１２０ｂを特に参照する。線形水平偏波および垂直偏波以外の、アンテナアレイ１３０ａ、１３０ｂについての得られた偏波状態は、図４におけるアンテナ構成１２０ｂによれば、余剰位相シフトαを導入することによって得られ得る。図４におけるアンテナ構成１２０ｂによれば、第１のアンテナアレイ１３０ａの第２の偏波ｐ２のアンテナエレメント１４０ｂに供給された信号は、第１のアンテナアレイ１３０ａの第１の偏波ｐ１のアンテナエレメント１４０ａに供給された信号に対してα°位相シフトされる。さらに、第２のアンテナアレイ１３０ｂの第１の偏波ｐ１のアンテナエレメント１４０ａに供給された信号は、第１のアンテナアレイ１３０ａの第１の偏波ｐ１のアンテナエレメント１４０ａに供給された信号に対して－α°位相シフトされる。αの値を決定する異なる方法があり得る。たとえば、αはチャネル依存値を有し得る。

【0044】

適用される位相シフト（それぞれ、αおよび－α）の反対称性は、２つのレイヤが直交偏波とともに送信されることを保証する。アンテナアレイ１３０ａ、１３０ｂ当たり１つのレイヤが送信される伝送方式では、２つのアンテナアレイ１３０ａ、１３０ｂは、相互に異なるアナログビームフォーミングネットワークを有し得る。しかしながら、各アンテナアレイ１３０ａ、１３０ｂ内の２つの偏波のためのアナログビームフォーミングネットワークは同じであるべきである。さらに、各アンテナアレイ１３０ａ、１３０ｂ内の２つの偏波は互いに対して較正されるべきである。

【0045】

（ＷＯ２０１１／０５０８６６Ａ１およびＷＯ２０１６／１４１９６１Ａ１に開示されているように）二重偏波ビームフォーミングは、アナログビームフォーミングネットワークを使用して各アンテナアレイ１３０ａ、１３０ｂ内で適用され得る。このようにして、２つの送信レイヤ間の電力増幅器および直交偏波の十分な利用を維持しながら、任意のビーム幅をもつビームが作成され得る。異なるビーム幅をもつビームを作成することが可能であることは、ビーム管理中に階層ビーム探索のために有用であり得る。たとえば、第１のビーム管理プロセスは、比較的広いビームを使用して広い角セクタのビーム走査を含み得、ビーム改良のための第２のビーム管理プロセスは、第１のビーム管理プロセスによって決定される、限定された角セクタ中でより狭いビームを使用することを含み得る。その場合、ビーム管理における２ポートＣＳＩ－ＲＳリソースは偏波空間にわたるので、２つのビームは直交偏波を有し、その結果、偏波不整合の危険が取り除かれることは有利であり得る。

【0046】

次に、図５のアンテナ構成１２０ｃを特に参照する。図５におけるアンテナ構成１２０ｃによれば、第１の共通信号ｓ１および第２の共通信号ｓ２は単一の共通信号ｓから生じる。単一の共通信号ｓは、その場合、単一のレイヤ信号または単一ポート参照信号を表し得る。図５に示されたアンテナ構成１２０ｃを用いて、すべての電力増幅器を利用するランク１送信が達成され得る。

【0047】

２つのアンテナアレイ１３０ａ、１３０ｂの得られた偏波は直交するので、２つのアンテナアレイ１３０ａ、１３０ｂのコヒーレント合成なしに、同じ信号ｓが両方のアンテナアレイ１３０ａ、１３０ｂに供給され得る。得られたランク１送信ビームは、アンテナアレイ１３０ａ、１３０ｂのうちのただ１つと同じ放射パターンを有し、すべての電力増幅器を十分に利用する。これは、第１のアンテナアレイ１３０ａ上の第１の偏波ｐ１が、第２のアンテナアレイ１３０ｂ上の第２の偏波ｐ２と同じアナログビーミングネットワークを有すること、および第１のアンテナアレイ１３０ａ上の第２の偏波ｐ２が、第２のアンテナアレイ１３０ｂ上の第１の偏波ｐ１と同じアナログビーミングネットワークを有することを必要とし得る。

【0048】

アンテナ構成１２０ｃは、さらに、ＳＳブロックまたは物理ダウンリンク制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）シグナリングなど、１ポート信号の送信のために好適である。別の使用法は、ビーム管理におけるカバレッジを増加させることであり得る。たとえば、ＣＳＩ－ＲＳは、ビーム管理のための最高２つのアンテナポートを用いて使用され得る。一般的な使用法は、その場合、偏波当たり１つのＣＳＩ－ＲＳポートをもつアンテナアレイ１３０ａ、１３０ｂのうちの１つからの１つのビームにおいてＣＳＩ－ＲＳを送信することであろう。そのような送信では、２つのアンテナアレイ１３０ａ、１３０ｂのうちのただ１つが送信において使用されるので、ビーム当たり総送信電力の１／２のみが使用されるであろう。アンテナ構成１２０ｃを用いると、両方のアンテナアレイ１３０ａ、１３０ｂからの総送信電力は１つのビーム（および２つの偏波）のために使用され得る。アンテナアレイ１３０ａ、１３０ｂを用いると、このビームは、単一のアンテナアレイ１３０ａ、１３０ｂからのビームと同じ放射パターンを有する。

【0049】

次に、図６のアンテナ構成１２０ｄを特に参照する。図６におけるアンテナ構成１２０ｄによれば、第１のアンテナアレイ１３０ａの第２の偏波ｐ２のアンテナエレメント１４０ｂに供給された信号は、第２のアンテナアレイ１３０ｂの第１の偏波ｐ１のアンテナエレメント１４０ａに供給された信号に対してα°位相シフトされる。さらに、第１のアンテナアレイ１３０ａの第１の偏波ｐ１のアンテナエレメント１４０ａに供給された信号は、第２のアンテナアレイ１３０ｂの第１の偏波ｐ１のアンテナエレメント１４０ａに供給された信号に対して－α°位相シフトされる。αの値を決定する異なる方法があり得る。たとえば、上記のように、αはチャネル依存値を有し得る。

【0050】

さらに、図６におけるアンテナ構成１２０ｄによれば、第２のアンテナアレイ１３０ｂの第１の偏波ｐ１のアンテナエレメント１４０ａに供給された信号、および第１のアンテナアレイ１３０ａの第２の偏波ｐ２のアンテナエレメント１４０ｂに供給された信号は第１の共通信号ｓ１から生じる。またさらに、第２のアンテナアレイ１３０ｂの第２の偏波ｐ２のアンテナエレメント１４０ｂに供給された信号、および第１のアンテナアレイ１３０ａの第１の偏波ｐ１のアンテナエレメント１４０ａに供給された信号は第２の共通信号ｓ２から生じる。

【0051】

図６のアンテナ構成１２０ｄはランク２送信のために好適である。特に、第１の共通信号ｓ１は第１のレイヤ信号を表し得、第２の共通信号ｓ２は第２のレイヤ信号を表し得、または第１の共通信号ｓ１および第２の共通信号ｓ２は参照信号の２つのポートを表し得る。

【0052】

図６の例によれば、第１のレイヤ信号は、一方のアンテナアレイ１３０ａからの１つの偏波ｐ１と、他方のアンテナアレイ１３０ｂからの直交偏波ｐ２とを使用し、第２のレイヤ信号についても同様である。この場合、２つのレイヤはボアサイト（boresight）方向においてのみ直交偏波を有する。他の方向においては、送信は、異なる位相中心を有する直交偏波アンテナポートを組み合わせるので、偏波平行性（polarization parallellity）は方向とともに変動する。

【0053】

図７は、信号を送信するための方法の実施形態を示すフローチャートである。本方法は無線トランシーバデバイス２００によって実行される。無線トランシーバデバイス２００は、上記で開示したようにアンテナ構成１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄを備える。本方法は、有利には、コンピュータプログラム１０２０として与えられる。

【0054】

Ｓ１０２ 無線トランシーバデバイス２００は、アンテナ構成１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄによって信号を送ることによってその信号を送信する。

【0055】

信号はデータ信号、制御信号、または参照信号であり得る。参照信号は、ＣＳＩ－ＲＳ、ＳＳブロックなど、任意のタイプの参照信号であり得る。

【0056】

図８は、一実施形態による無線トランシーバデバイス２００の構成要素を、機能ユニット数に関して、概略的に示す。処理回路２１０は、たとえば、記憶媒体２３０の形態の、（図１０のように）コンピュータプログラム製品１０１０に記憶されたソフトウェア命令を実行することが可能な、好適な中央処理ユニット（ＣＰＵ）、マルチプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）などのうちの１つまたは複数の任意の組合せを使用して与えられる。処理回路２１０は、さらに、少なくとも１つの特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、またはフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）として与えられ得る。

【0057】

特に、処理回路２１０は、上記で開示したように、無線トランシーバデバイス２００に動作のセットまたはステップを実行させるように設定される。たとえば、記憶媒体２３０は動作のセットを記憶し得、処理回路２１０は、無線トランシーバデバイス２００に動作のセットを実行させるために、記憶媒体２３０から動作のセットを取り出すように設定され得る。動作のセットは実行可能命令のセットとして与えられ得る。

【0058】

したがって、処理回路２１０は、それによって、本明細書で開示したような方法を実行するように構成される。記憶媒体２３０はまた、たとえば、磁気メモリ、光メモリ、固体メモリまたはさらにはリモートで実装されるメモリのうちの任意の１つまたはそれらの組合せであり得る、永続ストレージを備え得る。無線トランシーバデバイス２００は、少なくとも別の無線トランシーバデバイス３００との通信のために設定された通信インターフェース２２０をさらに備え得る。したがって、通信インターフェース２２０は、アナログ構成要素およびデジタル構成要素を備える、１つまたは複数の送信機および受信機を備え得る。この点で、無線トランシーバデバイス２００は、上記で開示したように、したがって通信インターフェース２２０の一部であり得る、アンテナ構成１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄを備える。

【0059】

処理回路２１０は、たとえば、データおよび制御信号を通信インターフェース２２０および記憶媒体２３０に送ることによって、通信インターフェース２２０からデータおよび報告を受信することによって、および記憶媒体２３０からデータおよび命令を取り出すことによって、無線トランシーバデバイス２００の一般的な動作を制御する。

【0060】

無線トランシーバデバイス２００の他の構成要素、ならびに関連する機能は、本明細書で提示された概念を不明瞭にしないために省略される。

【0061】

図９は、一実施形態による、無線トランシーバデバイス２００の構成要素を、機能モジュールの数に関して、概略的に示す。図９の無線トランシーバデバイス２００は、ステップＳ１０２を実行するように設定された送信モジュール２１０ａを備える。いくつかの態様では、送信モジュール２１０ａは処理回路２１０および通信インターフェース２２０によって実装される。いくつかの態様では、図９の無線トランシーバデバイス２００は、本明細書で開示したアンテナ構成１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄをさらに備える。

【0062】

図９の無線トランシーバデバイス２００はいくつかの随意の機能モジュールをさらに備え得る。一般的に言えば、機能モジュール２１０ａは、一実施形態では、ハードウェアでのみ実装され、別の実施形態では、ソフトウェアの助けを借りて実装され得、すなわち、後者の実施形態は、処理回路上で実行されたとき、無線トランシーバデバイス２００に図９に関連して上述した対応するステップを実行させる、記憶媒体２３０に記憶されたコンピュータプログラム命令を有する。また、モジュールは、それらがコンピュータプログラムの一部に対応する場合でも、コンピュータプログラム中の別個のモジュールである必要はないが、モジュールがソフトウェアで実装される方法は、使用されるプログラミング言語に依存することに述べられるべきである。好ましくは、１つもしくは複数のまたはすべての機能モジュール２１０ａは、処理回路２１０によって、場合によっては、通信インターフェース２２０および／または記憶媒体２３０と協働して実装され得る。処理回路２１０は、したがって、記憶媒体２３０から、機能モジュール２１０ａによって与えられる命令をフェッチし、これらの命令を実行し、それによって本明細書で開示される任意のステップを実行するように設定され得る。

【0063】

無線トランシーバデバイス２００は、スタンドアロンデバイスとして、または少なくとも１つのさらなるデバイスの一部として与えられ得る。いくつかの態様では、無線トランシーバデバイス２００はワイヤレスデバイスであるか、またはワイヤレスデバイス中に与えられる。

【0064】

図１０は、コンピュータ可読記憶媒体１０３０を備えるコンピュータプログラム製品１０１０の一例を示す。このコンピュータ可読記憶媒体１０３０上に、コンピュータプログラム１０２０が記憶され得、コンピュータプログラム１０２０は、処理回路２１０、ならびに、通信インターフェース２２０および記憶媒体２３０など、処理回路２１０に動作可能に結合されたエンティティおよびデバイスに、本明細書で説明した実施形態による方法を実行させることができる。コンピュータプログラム１０２０および／またはコンピュータプログラム製品１０１０は、したがって、本明細書で開示した任意のステップを実行するための手段を与え得る。

【0065】

図１０の例では、コンピュータプログラム製品１０１０は、ＣＤ（コンパクトディスク）、またはＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）、またはブルーレイディスクなど、光ディスクとして示されている。コンピュータプログラム製品１０１０はまた、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブル読取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、または電気的消去可能プログラマブル読取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）など、メモリとして、より詳細には、ＵＳＢ（ユニバーサルシリアルバス）メモリ、またはコンパクトフラッシュメモリなどのフラッシュメモリなど、外部メモリ中のデバイスの不揮発性記憶媒体として実施され得る。したがって、コンピュータプログラム１０２０はここでは示された光ディスク上のトラックとして概略的に示されているが、コンピュータプログラム１０２０は、コンピュータプログラム製品１０１０のために好適である任意の方法で記憶され得る。

【0066】

発明的概念について、主にいくつかの実施形態に関して上記で説明した。しかしながら、当業者によって容易に諒解されるように、上記で開示した実施形態以外の実施形態が、添付の特許請求の範囲によって定義されているように、発明的概念の範囲内で等しく可能である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】