特表2023-516836IP Force 特許公報全文掲載

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】
(54)【発明の名称】ＭＩＭＯシステムにおけるビーム管理及びアンテナ較正
(51)【国際特許分類】
   
   
   
   
   
   
【ＦＩ】
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】
(86)(22)【出願日】
(85)【翻訳文提出日】
(86)【国際出願番号】
(87)【国際公開番号】
(87)【国際公開日】
(81)【指定国・地域】
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．３ＧＰＰ
(71)【出願人】
【識別番号】593096712
【氏名又は名称】インテル コーポレイション
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(74)【代理人】
【識別番号】100135079
【弁理士】
【氏名又は名称】宮崎 修
(72)【発明者】
【氏名】タルワル，シルパ
(72)【発明者】
【氏名】オルハン，オネル
(72)【発明者】
【氏名】ニコプール，ホセイン
(72)【発明者】
【氏名】シャヴィヴ，ドール
(72)【発明者】
【氏名】ドーストネジャド，ロヤ
(72)【発明者】
【氏名】サジュイーグベ，アデソジ ジェイ．
【テーマコード（参考）】
【Ｆターム（参考）】
5K067AA21
5K067CC01
5K067DD34
5K067DD41
5K067EE02
5K067EE08
5K067EE10
5K067KK03
(57)【要約】
無線通信のための送受信機及び受信機に関連するミリメートル波（ミリ波）及びサブミリ波技術、装置、並びに方法について記載する。様々な態様は、アンテナアレイと、アンテナアレイに結合された処理回路とを含む、通信デバイスの装置を含む。処理回路は、アンテナアレイで受信した受信信号に基づいてビームトラッキングアルゴリズムを初期化するように構成され、ビームトラッキングで使用されるアンテナ位相は、ビームトラッキング結果を生成するために、上方位相制限及び下方位相制限により拘束される。処理回路はさらに、ビームトラッキング結果に基づいて較正ベクトルを生成し、較正ベクトルに基づいて適合されたコードブックを使用して後の送信を受信するように構成される。
【特許請求の範囲】
【請求項】
通信デバイスの装置であって、
アンテナアレイと
前記アンテナアレイに結合され、
前記アンテナアレイで受信した受信信号に基づいてビームトラッキングアルゴリズムを初期化し、ビームトラッキングに使用されるアンテナ位相は、ビームトラッキング結果を生成するために、上方位相制限及び下方位相制限により拘束され、
前記ビームトラッキング結果に基づいて較正ベクトルを生成し、
前記較正ベクトルに基づいて適合されたコードブックを使用して後の送信を受信する
ように構成された処理回路と、
を含む装置。
【請求項】
前記処理回路はさらに、最良ビーム方向と前記ビームトラッキング結果との間の位相差を計算するように構成され、前記較正ベクトルは前記位相差に基づく、請求項１に記載の装置。
【請求項】
前記上方位相制限及び前記下方位相制限のうちの少なくとも１つは、熱的加熱に起因して生成され得る最大位相誤差に基づいて設定される、請求項１に記載の装置。
【請求項】
前記上方位相制限及び前記下方位相制限のうちの少なくとも１つは、前記アンテナアレイのアンテナ素子の最大発散に基づいて設定される、請求項１に記載の装置。
【請求項】
前記受信信号はパイロット信号を含まない、請求項１に記載の装置。
【請求項】
前記ビームトラッキングアルゴリズムは、前記処理回路により出力される信号の出力電力を最大化するアンテナ重みに基づく、請求項１に記載の装置。
【請求項】
前記ビームトラッキングアルゴリズムは等利得合成手法を含む、請求項６に記載の装置。
【請求項】
当該装置はフルデジタル受信機に含まれる、請求項１に記載の装置。
【請求項】
通信デバイスの装置であって、
アンテナアレイと、
前記アンテナアレイに結合され、
送信セクタスイープを実行して最良送信方向を決定し、
前記最良送信方向に基づいて受信セクタスイープを実行し、
前記最良送信方向及び最良受信機方向を使用して、受信機における信号対雑音比を測定し、
前記信号対雑音比に基づいて、後の送信のための電力割り当てを計算する
ように構成されたベースバンド回路と、
を含む装置。
【請求項】
前記ベースバンド回路はさらに、
通信デバイスの送信アンテナアレイ及び受信アンテナアレイのジオメトリに基づいて縮小チャネル行列を生成するように構成される、請求項９に記載の装置。
【請求項】
前記ベースバンド回路はさらに、
前記縮小チャネル行列に基づいてフルチャネル行列の近似値を生成するように構成される、請求項１０に記載の装置。
【請求項】
前記ベースバンド回路はさらに、
前記縮小チャネル行列に基づいて複数のデータストリームを多重化するように構成される、請求項１０に記載の装置。
【請求項】
前記多重化のためのプリコーダは、前記縮小チャネル行列から抽出されたチャネルの固有ベクトルである、請求項１２に記載の装置。
【請求項】
前記縮小チャネル行列はさらに、前記送信アンテナアレイと前記受信アンテナアレイとの間の選択された距離に基づく、請求項１０に記載の装置。
【請求項】
前記ベースバンド回路はさらに、前記信号対雑音比に基づいて前記距離を推定するように構成される、請求項１４に記載の装置。
【請求項】
前記電力割り当てを計算することは、注水アルゴリズムを実行することを含む、請求項９に記載の装置。
【請求項】
注水は、適応的なストリーム数を有する多重化されたストリームにわたって適用される、請求項１６に記載の装置。
【請求項】
前記適応的なストリーム数は前記信号対雑音比に基づく、請求項１７に記載の装置。
【請求項】
電力は、アクティブストリームに等しく割り当てられる、請求項９に記載の装置。
【請求項】
前記アクティブストリームの数は前記信号対雑音比に基づいて決定される、請求項１９に記載の装置。
【請求項】
前記ベースバンド回路はさらに、
受信セクタスイーピングの後、複数ストリームのＭＩＭＯ検出を実行するように構成される、請求項９に記載の装置。
【請求項】
通信デバイスの装置であって、
アンテナ素子のアレイであり、前記アレイは、少なくとも１つの軌道角運動量（ＯＡＭ）モードを生成するように配置される、アレイと、
前記アンテナアレイに結合され、
検出されたパス損失及びチャネル状態のうちの少なくとも１つに基づいて、近隣デバイスに対する通信が見通し線（ＬｏＳ）であるかどうかを検出し、
通信がＬｏＳであると検出することに応答して、後の送信のためのＯＡＭモード数を選択する
ように構成された処理回路と、
を含む装置。
【請求項】
前記処理回路はさらに、前記選択されたＯＡＭモード数の間で電力を割り当てるように構成される、請求項２２に記載の装置。
【請求項】
前記割り当ては注水アルゴリズムに従う、請求項２３に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【】
本開示のいくつかの態様は、無線信号の通信のためにアンテナ及びアンテナ構造を使用する無線通信デバイス（例えば、モバイルデバイス及び基地局）に属する。本開示のいくつかの態様は、第５世代（５Ｇ）無線システムに従って動作するデバイスに関する。本開示のいくつかの態様は、無線ギガビットアライアンス（Wireless Gigabit Alliance、ＷｉＧｉｇ）（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄ）プロトコル又は他の８０２．ｘプロトコルに従って動作するデバイスに関する。本開示のいくつかの態様は、複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）システムにおけるアンテナアレイ較正に関する。本開示のいくつかの態様は、見通し線（ＬｏＳ）ＭＩＭＯ通信のための軌道角運動量に（ＯＡＭ）基づく半開ループ空間多重化方式に関する。本開示のいくつかの態様は、ＯＡＭ及びＭＩＭＯシステムのための送信モード切り替え
【背景技術】
【】
様々な無線通信技術は、送信及び／又は受信利得を改善するためにビームフォーミングを使用する。ビーム較正は、利得を改善することができる１つの方法である。しかしながら、システムにおける非線形性、加熱、及び雑音を通して、較正誤差が導入される可能性がある。
【】
さらに、コネクティビティに対する需要が増加し、利用可能な無線スペクトルが混雑するにつれ、アンテナアレイは、複数入力複数出力（multiple-input multiple-output、ＭＩＭＯ）通信システムを実現するために使用されており、ＭＩＭＯ通信システムは、空間多重化を介してより多くの自由度を得ることを可能にし、オペレータがスペクトル効率に対する増大するニーズを満たすのを助ける。しかしながら、これらのシステムにおいて最大の多重化利得を得るために、システムの送信機及び受信機は、チャネル状態の知識を有さなければならない。これは、複数のアンテナと厳密な待ち時間制約が存在するとき、達成するのが困難である可能性があり、なぜならば、この知識を得ることは、大きいトレーニングオーバヘッド、大きいフィードバックオーバヘッド、及び／又はアンテナ素子ごとの低品質のチャネル推定を必要とするためである。
【】
さらに、従来の無線ネットワークは、送信機と受信機の間のチャネル容量を最大化するために、様々なビームフォーミング及び空間多重化手法を使用する。短距離無線媒体転送使用シナリオ（６ｆｔ未満の送信距離）において、ＷｉＧｉｇ（６０ＧＨｚにおける）は、例えば、送信機から受信機への信号の空間利得を最大化することにより、総スループットを最大化するためにビームフォーミングを使用する。軌道角運動量（ＯＡＭ）は、同じ伝搬軸及び物理チャネルに沿って相互に直交するＯＡＭモードを送信及び検出することにより、総チャネル容量を増やすために使用できる空間多重化方式である。いくつかの物理チャネル条件は、ＯＡＭに良く適するが、他の条件は、ビームフォーミング又は他の伝搬方式により良く適して、より高い総チャネル容量を達成する。
【図面の簡単な説明】
【】
図面は、必ずしも縮尺どおりに描かれておらず、図面において、同様の数字は、異なる図において類似のコンポーネントを説明し得る。異なる文字接尾語を有する同様の数字は、類似のコンポーネントの異なるインスタンスを表し得る。図面は一般に、限定でなく例として、本文献で論じられる様々な態様を示す。
【図】いくつかの態様による一例示的なユーザデバイスを示す。
【図】いくつかの態様による、図１のデバイスに関連して使用することができるミリ波システムを示す。
【図】いくつかの態様による一例示的な基地局無線ヘッドを示す。
【図】いくつかの態様による一例示的なミリメートル波通信回路を示す。
【図】いくつかの態様による、図３Ａに示される例示的な送信回路の態様を示す。
【図】いくつかの態様による、図３Ａに示される例示的な送信回路の態様を示す。
【図】いくつかの態様による、図３Ａに示される例示的な無線周波数回路の態様を示す。
【図】いくつかの態様による、図３Ａにおける例示的な受信回路の態様を示す。
【図】いくつかの態様による、図３Ａの例示的な使用可能なＲＦ回路を示す。
【図】いくつかの態様による一例示的な無線フロントエンドモジュール（ＲＦＥＭ）の態様を示す。
【図】いくつかの態様による一例示的な無線フロントエンドモジュールの代替的な態様を示す。
【図】いくつかの態様による、図１又は図２で使用可能な一例示的なマルチプロトコルベースバンドプロセッサを示す。
【図】いくつかの態様による一例示的な混合信号ベースバンドサブシステムを示す。
【図】いくつかの態様による一例示的なデジタルベースバンドサブシステムを示す。
【図】いくつかの態様による一例示的なベースバンド処理サブシステムの代替的な態様を示す。
【図】いくつかの態様による一例示的なデジタル信号プロセッササブシステムを示す。
【図】いくつかの態様によるアクセラレータサブシステムの一例を示す。
【図】いくつかの態様による代替的な例示的なアクセラレータサブシステムを示す。
【図】いくつかの態様による一例示的なフルデジタルミリ波受信機アーキテクチャを示す。
【図】いくつかの態様による閉ループビームトラッキングのためのビーム境界を示す。
【図】いくつかの態様によるアンテナアレイ較正のための一方法を示す。
【図】いくつかの態様による見通し線ＭＩＭＯ通信システムを示す。
【図】いくつかの態様によるアンテナ素子の矩形アレイを示す。
【図】いくつかの態様による空間多重化のための一方法を示す。
【図】いくつかの実施形態によるいくつかのＯＡＭモードを示す。
【図】いくつかの態様による、注水を用いた軌道角運動量（ＯＡＭ）モード選択及び電力割り当てを示す。
【図】いくつかの態様による、ＯＡＭモードごとに１つのアンテナ素子が使用されるときの信号対雑音比（ＳＮＲ）並びに送信機及び受信機間の距離に基づくＯＡＭモード選択を示す。
【図】いくつかの態様による、ＯＡＭモードごとに可変数のアンテナ素子が使用されるときの信号対雑音比（ＳＮＲ）並びに送信機及び受信機間の距離に基づくＯＡＭモード選択を示す。
【図】いくつかの態様による送信モード切り替えのための一方法のフローチャートを示す。
【図】いくつかの態様による、進化型ノードＢ（ｅＮＢ）、新世代ノードＢ（ｇＮＢ）、アクセスポイント（ＡＰ）、無線局（ＳＴＡ）、移動局（ＭＳ）、又はユーザ装置（ＵＥ）などの通信デバイスのブロック図を示す。
【発明を実施するための形態】
【】
図１は、いくつかの態様による一例示的なユーザデバイスを示す。ユーザデバイス１００は、いくつかの態様においてモバイルデバイスでもよく、アプリケーションプロセッサ１０５、ベースバンドプロセッサ１１０（ベースバンドサブシステムとも呼ばれる）、無線フロントエンドモジュール（radio front end module、ＲＦＥＭ）１１５、メモリ１２０、コネクティビティサブシステム１２５、近距離通信（near field communication、ＮＦＣ）コントローラ１３０、オーディオドライバ１３５、カメラドライバ１４０、タッチスクリーン１４５、ディスプレイドライバ１５０、センサ１５５、取り外し可能メモリ１６０、電力管理集積回路（power management integrated circuit、ＰＭＩＣ）１６５、及びスマートバッテリ１７０を含む。
【】
いくつかの態様において、アプリケーションプロセッサ１０５は、例えば、１つ以上の中央処理装置（ＣＰＵ）コア及び１つ以上のキャッシュメモリ、低ドロップアウト電圧レギュレータ（ＬＤＯ）、割り込みコントローラ、ＳＰＩ、Ｉ２Ｃ又はユニバーサルプログラマブルシリアルインターフェースサブシステムなどのシリアルインターフェース、リアルタイムクロック（ＲＴＣ）、インターバル及びウォッチドッグタイマを含むタイマカウンタ、汎用ＩＯ、ＳＤ／ＭＭＣ又は同様のものなどのメモリカードコントローラ、ＵＳＢインターフェース、ＭＩＰＩインターフェース、及び／又はジョイントテストアクセスグループ（Joint Test Access Group、ＪＴＡＧ）テストアクセスポートを含むことができる。
【】
いくつかの態様において、ベースバンドプロセッサ１１０は、例えば、１つ以上の集積回路を含む半田付けの基板、メイン回路板に半田付けされた単一パッケージ化集積回路、及び／又は２つ以上の集積回路を含むマルチチップモジュールとして実装されてもよい。
【】
ミリ波（mmWave）技術の適用は、例えば、ＷｉＧｉｇ及び将来の５Ｇを含むことができるが、ミリ波技術は、様々な電気通信システムに適用可能とすることができる。ミリ波技術は、短距離の電気通信システムにとって特に魅力的な場合がある。ＷｉＧｉｇデバイスは、免許不要の（unlicensed）６０ＧＨｚ帯で動作するのに対し、５Ｇミリ波は、最初、免許要の（licensed）２８ＧＨｚ帯及び３９ＧＨｚ帯で動作することを期待される。ミリ波システムにおける一例示的なベースバンドサブシステム１１０及びＲＦＥＭ１１５のブロック図を図１Ａに示す。
【】
図１Ａは、本開示のいくつかの態様による、図１のデバイス１００に関連して使用することができるミリ波システム１００Ａを示す。システム１００Ａは、２つのコンポーネント、すなわち、ベースバンドサブシステム１１０及び１つ以上の無線フロントエンドモジュール（ＲＦＥＭ）１１５を含む。ＲＦＥＭ１１５は、変調された中間周波数（ＩＦ）信号、ＤＣ電力、クロック信号、及び制御信号を供給する単一の同軸ケーブル１９０により、ベースバンドサブシステム１１０に接続することができる。
【】
ベースバンドサブシステム１１０はその全体を示されてはいないが、図１Ａはむしろ、アナログフロントエンドの一実装を示している。これは、中間周波数（現在の実装では約１０ＧＨｚ）へのアップコンバータ１７３を有する送信機（ＴＸ）セクション１９１Ａ、ＩＦからベースバンドへのダウンコンバージョン１７５を有する受信機セクション１９１Ｂ、単一のケーブル１９０上への送信及び受信信号を多重化する／逆多重化する（demultiplex）ためのコンバイナを含む制御及び多重化回路１７７を含む。さらに、電力Ｔ形回路（power tee circuitry）１９２（個別コンポーネントを含む）が、ＲＦＥＭ１１５にＤＣ電力を供給するためにベースバンド回路板上に含まれる。いくつかの態様において、ＴＸセクション及びＲＸセクションの組み合わせは、送受信機と呼ばれることがあり、これに、本明細書に記載されるタイプの１つ以上のアンテナ又はアンテナアレイが結合され得る。
【】
ＲＦＥＭ１１５は、複数のプリントアンテナと、ミリメートル波（millimeter-wave）周波数へのアップコンバージョン／ダウンコンバージョン１７４、電力合成器／分配器１７６、プログラマブル移相（phase shifting）１７８及び電力増幅器（ＰＡ）１８０、低雑音増幅器（ＬＮＡ）１８２、並びに制御及び電力管理回路１８４Ａ及び１８４Ｂを含む複数の無線チェーンを含む１つ以上のＲＦデバイスとを含む、小型の回路板でもよい。この配置は、Ｗｉ－Ｆｉ又はセルラー実装と異なる場合があり、Ｗｉ－Ｆｉ又はセルラー実装は一般に、全てのＲＦ及びベースバンド機能を単一のユニットに統合させ、アンテナを、同軸ケーブルを介して遠隔的にのみ接続させる。
【】
このアーキテクチャの差は、ミリメートル波周波数での同軸ケーブルにおける非常に大きい電力損失が駆り立て得る。これらの電力損失は、アンテナでの送信電力を低減させ、受信感度を低減させる可能性がある。この問題を回避するために、いくつかの態様において、ＰＡ１８０及びＬＮＡ１８２は、集積アンテナを備えたＲＦＥＭ１１５に移動され得る。さらに、ＲＦＥＭ１１５は、同軸ケーブル１９０上のＩＦ信号がより低い周波数であり得るように、アップコンバージョン／ダウンコンバージョン１７４を含んでもよい。ミリ波５Ｇ装置、手法、及び特徴のためのさらなるシステムコンテキストを、本明細書で以下に論じる。
【】
図２は、いくつかの態様による一例示的な基地局又はインフラストラクチャ機器無線ヘッドを示す。基地局無線ヘッド（base station radio head）２００は、アプリケーションプロセッサ２０５、ベースバンドプロセッサ２１０、１つ以上の無線フロントエンドモジュール２１５、メモリ２２０、電力管理集積回路（ＰＭＩＣ）２２５、電力Ｔ形回路２３０、ネットワークコントローラ２３５、ネットワークインターフェースコネクタ２４０、衛星ナビゲーション受信機（例えば、ＧＰＳ受信機）２４５、及びユーザインターフェース２５０のうちの１つ以上を含むことができる。
【】
いくつかの態様において、アプリケーションプロセッサ２０５は、１つ以上のＣＰＵコア及び１つ以上のキャッシュメモリの、低ドロップアウト電圧レギュレータ（ＬＤＯ）、割り込みコントローラ、ＳＰＩ、Ｉ２Ｃ又はユニバーサルプログラマブルシリアルインターフェースなどのシリアルインターフェース、リアルタイムクロック（ＲＴＣ）、インターバル及びウォッチドッグタイマを含むタイマカウンタ、汎用ＩＯ、ＳＤ／ＭＭＣ又は同様のものなどのメモリカードコントローラ、ＵＳＢインターフェース、ＭＩＰＩインターフェース、及びジョイントテストアクセスグループ（ＪＴＡＧ）テストアクセスポートを含むことができる。
【】
いくつかの態様において、ベースバンドプロセッサ２１０は、例えば、１つ以上の集積回路を含む半田付けの基板、メイン回路板に半田付けされた単一パッケージ化集積回路、又は２つ以上の集積回路を含むマルチチップサブシステムとして実装されてもよい。
【】
いくつかの態様において、メモリ２２０は、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）及び／又は同期ＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）を含む揮発性メモリ、並びに高速電気的消去可能メモリ（一般にフラッシュメモリと呼ばれる）、相変化ランダムアクセスメモリ（ＰＲＡＭ）、磁気抵抗ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）、及び／又は三次元クロスポイントメモリを含む不揮発性メモリのうちの１つ以上を含むことができる。メモリ２２０は、半田付けのパッケージ化集積回路、ソケット化メモリモジュール、及びプラグインメモリカードのうちの１つ以上として実装されてもよい。
【】
いくつかの態様において、電力管理集積回路２２５は、電圧レギュレータ、サージプロテクタ、電力アラーム検出回路、及びバッテリ又はキャパシタなどの１つ以上のバックアップ電源のうちの１つ以上を含むことができる。電力アラーム検出回路は、ブラウンアウト（電圧不足）状態及びサージ（電圧過剰）状態のうちの１つ以上を検出することができる。
【】
いくつかの態様において、電力Ｔ形回路２３０は、ネットワークケーブルから引き出される電力を提供することができる。電力Ｔ形回路２３０は、単一のケーブルを使用して、電力供給及びデータコネクティビティの双方を基地局無線ヘッド２００に提供することができる。
【】
いくつかの態様において、ネットワークコントローラ２３５は、イーサネットなどの標準的なネットワークインターフェースプロトコルを使用して、ネットワークへのコネクティビティを提供することができる。ネットワークコネクティビティは、電気的（一般に銅相互接続と呼ばれる）、光学的、又は無線のうちの１つである物理的接続を使用して提供されてもよい。
【】
いくつかの態様において、衛星ナビゲーション受信機２４５は、全地球測位システム（global positioning system、ＧＰＳ）、Ｇｌｏｂａｌｎａｙａ Ｎａｖｉｇａｔｓｉｏｎｎａｙａ Ｓｐｕｔｎｉｋｏｖａｙａ Ｓｉｓｔｅｍａ（ＧＬＯＮＡＳＳ）、Ｇａｌｉｌｅｏ、及び／又はＢｅｉＤｏｕなどの１つ以上のナビゲーション衛星コンステレーションにより送信された信号を受信及び復号する回路を含むことができる。受信機２４５は、アプリケーションプロセッサ２０５に、測位データ又は時間データのうちの１つ以上を含み得るデータを提供することができる。時間データは、アプリケーションプロセッサ２０５により、他の無線基地局又はインフラストラクチャ機器と動作を同期させるために使用することができる。
【】
いくつかの態様において、ユーザインターフェース２５０は、１つ以上のボタンを含むことができる。ボタンは、リセットボタンを含んでもよい。また、ユーザインターフェース２５０は、ＬＥＤ及び表示画面などの１つ以上のインジケータを含んでもよい。
【】
図３Ａは、いくつかの態様による例示的なミリ波通信回路を示し、図３Ｂ及び図３Ｃは、いくつかの態様による図３Ａに示される送信回路の態様を示し、図３Ｄは、いくつかの態様による図３Ａに示される無線周波数回路の態様を示し、図３Ｅは、いくつかの態様による図３Ａにおける受信回路の態様を示す。図３Ａに示すミリメートル波通信回路３００は、代替的に、機能に従ってグループ化されてもよい。図３Ａに示されるコンポーネントは、ここで説明の目的で提供されており、図３Ａに示されない他のコンポーネントを含んでもよい。
【】
ミリメートル波通信回路３００は、プロトコル処理回路３０５（又は、プロセッサ）、又は他の処理する手段を含むことができる。プロトコル処理回路３０５は、とりわけ、媒体アクセス制御（medium access control、ＭＡＣ）、無線リンク制御（radio link control、ＲＬＣ）、パケットデータ収束プロトコル（packet data convergence protocol、ＰＤＣＰ）、無線リソース制御（radio resource control、ＲＲＣ）、及び非アクセス層（non-access stratum、ＮＡＳ）機能のうちの１つ以上を実装することができる。プロトコル処理回路３０５は、命令を実行するための１つ以上の処理コアと、プログラム及びデータ情報を記憶するための１つ以上のメモリ構造を含んでもよい。
【】
ミリメートル波通信回路３００は、デジタルベースバンド回路３１０をさらに含むことができる。デジタルベースバンド回路３１０は、ハイブリッド自動再送要求（hybrid automatic repeat request、ＨＡＲＱ）機能、スクランブリング及び／又はデスクランブリング、コーディング及び／又は復号、層マッピング及び／又はデマッピング、変調シンボルマッピング、受信シンボル及び／又はビットメトリック決定、時空間（space-time）、空間周波数（space-frequency）、又は空間符号化のうちの１つ以上を含み得るマルチアンテナポートプリコーディング（pre-coding）及び／又は復号、参照信号生成及び／又は検出、プリアンブル系列生成及び／又は復号、同期系列生成及び／又は検出、制御チャネル信号ブラインド復号、並びに他の関連機能のうちの１つ以上を含む、物理層（ＰＨＹ）機能を実装することができる。
【】
ミリメートル波通信回路３００は、送信回路３１５、受信回路３２０、及び／又はアンテナアレイ回路３３０をさらに含むことができる。ミリメートル波通信回路３００は、ＲＦ回路３２５をさらに含むことができる。いくつかの態様において、ＲＦ回路３２５は、送信及び／又は受信のための１つ又は複数の並列ＲＦチェーンを含んでもよい。ＲＦチェーンの各々は、アンテナアレイ回路３３０の１つ以上のアンテナに接続され得る。
【】
いくつかの態様において、プロトコル処理回路３０５は、制御回路の１つ以上のインスタンスを含むことができる。制御回路は、デジタルベースバンド回路３１０、送信回路３１５、受信回路３２０、及び／又はＲＦ回路３２５のうちの１つ以上のための制御機能を提供することができる。
【】
図３Ｂ及び図３Ｃは、いくつかの態様による、図３Ａに示される送信回路の態様を示す。図３Ｂに示す送信回路３１５は、デジタルアナログコンバータ（ＤＡＣ）３４０、アナログベースバンド回路３４５、アップコンバージョン回路３５０、及び／又はフィルタリング及び増幅回路３５５のうちの１つ以上を含むことができる。ＤＡＣ３４０は、デジタル信号をアナログ信号にコンバートすることができる。アナログベースバンド回路３４５は、以下に示すように、複数の機能を実行することができる。アップコンバージョン回路３５０は、アナログベースバンド回路３４５からのベースバンド信号をＲＦ周波数（例えば、ミリ波周波数）へアップコンバートすることができる。フィルタリング及び増幅回路３５５は、アナログ信号をフィルタリング及び増幅することができる。プロトコル処理回路３０５と、ＤＡＣ３４０、アナログベースバンド回路３４５、アップコンバージョン回路３５０、及び／又はフィルタリング及び増幅回路３５５のうちの１つ以上との間で、制御信号が供給され得る。
【】
図３Ｃに示す送信回路３１５は、デジタル送信回路３６５及びＲＦ回路３７０を含むことができる。いくつかの態様において、フィルタリング及び増幅回路３５５からの信号が、デジタル送信回路３６５に提供されてもよい。上述のように、プロトコル処理回路３０５と、デジタル送信回路３６５及びＲＦ回路３７０のうちの１つ以上との間で、制御信号が供給され得る。
【】
図３Ｄは、いくつかの態様による、図３Ａに示された無線周波数回路の態様を示す。無線周波数回路３２５は、無線チェーン回路３７２の１つ以上のインスタンスを含むことができ、無線チェーン回路は、いくつかの態様において、１つ以上のフィルタ、電力増幅器、低雑音増幅器、プログラマブル移相器（phase shifters）、及び電源を含むことができる。
【】
無線周波数回路３２５はまた、いくつかの態様において、電力合成及び分配回路３７４を含むことができる。いくつかの態様において、電力合成及び分配回路３７４は、双方向に動作してもよく、それにより、同じ物理回路が、デバイスが送信しているとき電力分配器として、デバイスが受信しているとき電力合成器として動作するように構成され得る。いくつかの態様において、電力合成及び分配回路３７４は、デバイスが送信しているとき電力分配を、デバイスが受信しているとき電力合成を実行するために、１つ以上の全体又は部分的に別個の回路を含んでもよい。いくつかの態様において、電力合成及び分配回路３７４は、ツリーにおいて配置された１つ以上の二方向電力分配器／合成器を含む受動回路を含んでもよい。いくつかの態様において、電力合成及び分配回路３７４は、増幅器回路を含む能動回路を含んでもよい。
【】
いくつかの態様において、無線周波数回路３２５は、図３Ａの送信回路３１５及び受信回路３２０に接続することができる。無線周波数回路３２５は、１つ以上の無線チェーンインターフェース３７６及び／又は結合無線チェーンインターフェース３７８を介して、送信回路３１５及び受信回路３２０に接続してもよい。いくつかの態様において、１つ以上の無線チェーンインターフェース３７６は、各々が単一のアンテナ構造に関連づけられた１つ以上の受信又は送信信号に対する１つ以上のインターフェースを提供することができる。いくつかの態様において、結合無線チェーンインターフェース３７８は、各々がアンテナ構造のグループに関連づけられた１つ以上の受信又は送信信号に対する単一のインターフェースを提供することができる。
【】
図３Ｅは、いくつかの態様による図３Ａにおける受信回路の態様を示す。受信回路３２０は、並列受信回路３８２のうちの１つ以上、及び／又は結合受信回路３８４のうちの１つ以上を含むことができる。いくつかの態様において、１つ以上の並列受信回路３８２及び１つ以上の結合受信回路３８４は、１つ以上の中間周波数（ＩＦ）ダウンコンバージョン回路３８６、ＩＦ処理回路３８８、ベースバンドダウンコンバージョン回路３９０、ベースバンド処理回路３９２、及びアナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）回路３９４を含むことができる。本明細書で用いられるとき、用語「中間周波数」は、キャリア周波数（又は、周波数信号）が送信、受信、及び／又は信号処理における中間ステップにおいてシフトされる先の周波数を指す。ＩＦダウンコンバージョン回路３８６は、受信ＲＦ信号をＩＦにコンバートすることができる。ＩＦ処理回路３８８は、ＩＦ信号を、例えばフィルタリング及び増幅を介して処理することができる。ベースバンドダウンコンバージョン回路３９０は、ＩＦ処理回路３８８からの信号をベースバンドにコンバートすることができる。ベースバンド処理回路３９２は、ベースバンド信号を、例えばフィルタリング及び増幅を介して処理することができる。ＡＤＣ回路３９４は、処理されたアナログベースバンド信号をデジタル信号にコンバートすることができる。
【】
図４は、いくつかの態様による、図３Ａの例示的なＲＦ回路を示す。一態様において、図３ＡのＲＦ回路３２５（図４では参照番号４２５を使用して示される）は、ＩＦインターフェース回路４０５、フィルタリング回路４１０、アップコンバージョン及びダウンコンバージョン回路４１５、シンセサイザ回路４２０、フィルタリング及び増幅回路４２４、電力合成及び分配回路４３０、並びに無線チェーン回路４３５のうちの１つ以上を含むことができる。
【】
図５Ａ及び図５Ｂは、いくつかの態様による、図１及び図２に示される回路網に使用可能な無線フロントエンドモジュールの態様を示す。図５Ａは、いくつかの態様による無線フロントエンドモジュール（ＲＦＥＭ）の一態様を示す。ＲＦＥＭ５００は、ミリメートル波ＲＦＥＭ５０５と、１つ以上の６ギガヘルツ超の無線周波数集積回路（ＲＦＩＣ）５１５、及び／又は１つ以上の６ギガヘルツ未満の（sub-six gigahertz）ＲＦＩＣ５２２を組み込む。この態様において、１つ以上の６ギガヘルツ未満のＲＦＩＣ５１５及び／又は１つ以上の６ギガヘルツ未満のＲＦＩＣ５２２は、ミリメートル波ＲＦＥＭ５０５から物理的に分離されてもよい。ＲＦＩＣ５１５及び５２２は、１つ以上のアンテナ５２０への接続を含むことができる。ＲＦＥＭ５０５は、複数のアンテナ５１０を含むことができる。
【】
図５Ｂは、いくつかの態様による無線フロントエンドモジュールの代替的な態様を示す。この態様では、ミリメートル波機能及び６ギガヘルツ未満の無線機能の双方を、同じ物理的な無線フロントエンドモジュール（ＲＦＥＭ）５３０内に実装することができる。ＲＦＥＭ５３０は、ミリメートル波アンテナ５３５と６ギガヘルツ未満のアンテナ５４０の双方を組み込むことができる。
【】
図６は、いくつかの態様による、図１又は図２に示されるシステム及び回路網において使用可能なマルチプロトコルベースバンドプロセッサ６００を示す。一態様において、ベースバンドプロセッサは、１つ以上のデジタルベースバンドサブシステム６４０Ａ、６４０Ｂ、６４０Ｃ、６４０Ｄを含むことができ、これらは、本明細書において集合的にデジタルベースバンドサブシステム６４０とも呼ばれる。
【】
一態様において、１つ以上のデジタルベースバンドサブシステム６４０Ａ、６４０Ｂ、６４０Ｃ、６４０Ｄは、インターコネクトサブシステム６６５を介して、ＣＰＵサブシステム６７０、オーディオサブシステム６７５、及びインターフェースサブシステム６８０のうちの１つ以上に結合され得る。一態様において、１つ以上のデジタルベースバンドサブシステム６４０は、インターコネクトサブシステム６４５を介して、デジタルベースバンドインターフェース６６０Ａ、６６０Ｂ、及び混合信号ベースバンドサブシステム６３５Ａ、６３５Ｂの各々のうちの１つ以上に結合されてもよい。
【】
一態様において、インターコネクトサブシステム６６５及び６４５は各々、バスポイントツーポイント接続及びネットワークオンチップ（ＮＯＣ）構造の各々のうちの１つ以上を含むことができる。一態様において、オーディオサブシステム６７５は、デジタル信号処理回路、バッファメモリ、プログラムメモリ、発話処理アクセラレータ回路、アナログデジタルコンバータ回路及びデジタルアナログコンバータ回路などのデータコンバータ回路、並びに増幅器及びフィルタのうちの１つ以上を含むアナログ回路のうちの、１つ以上を含むことができる。
【】
図７は、いくつかの態様による混合信号（mixed-signal）ベースバンドサブシステム７００の一例を示す。一態様において、混合信号ベースバンドサブシステム７００は、ＩＦインターフェース７０５、アナログＩＦサブシステム７１０、ダウンコンバータ及びアップコンバータサブシステム７２０、アナログベースバンドサブシステム７３０、データコンバータサブシステム７３５、シンセサイザ７２５、及び制御サブシステム７４０のうちの１つ以上を含むことができる。
【】
図８Ａは、いくつかの態様によるデジタルベースバンド処理サブシステム８０１を示す。図８Ｂは、いくつかの態様によるデジタルベースバンド処理サブシステム８０２の代替的な態様を示す。
【】
図８Ａの態様において、デジタルベースバンド処理サブシステム８０１は、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）サブシステム８０５Ａ、８０５Ｂ、．．．８０５Ｎ、インターコネクトサブシステム８３５、ブートローダサブシステム８１０、共有メモリサブシステム８１５、デジタルＩ／Ｏサブシステム８２０、及びデジタルベースバンドインターフェースサブシステム８２５の各々のうちの１つ以上を含むことができる。
【】
図８Ｂの態様において、デジタルベースバンド処理サブシステム８０２は、アクセラレータサブシステム８４５Ａ、８４５Ｂ、．．．８４５Ｎ、バッファメモリ８５０Ａ、８５０Ｂ、．．．８５０Ｎ、インターコネクトサブシステム８３５、共有メモリサブシステム８１５、デジタルＩ／Ｏサブシステム８２０、コントローラサブシステム８４０、及びデジタルベースバンドインターフェースサブシステム８２５の各々のうちの１つ以上を含むことができる。
【】
一態様において、ブートローダサブシステム８１０は、１つ以上のＤＳＰサブシステム８０５の各々に関連づけられたプログラムメモリ及び実行状態の構成を実行するように構成されたデジタル論理回路を含むことができる。１つ以上のＤＳＰサブシステム８０５の各々のプログラムメモリの構成は、デジタルベースバンド処理サブシステム８０１及び８０２の外部のストレージから実行可能プログラムコードをロードすることを含むことができる。１つ以上のＤＳＰサブシステム８０５の各々に関連づけられた実行状態の構成は、１つ以上のＤＳＰサブシステム８０５の各々に組み込まれ得る少なくとも１つのＤＳＰコアの状態を、それが実行していない状態に設定するステップと、１つ以上のＤＳＰサブシステム８０５の各々に組み込まれ得る少なくとも１つのＤＳＰコアの状態を、それが所定のメモリ位置から始まるプログラムコードの実行を開始する状態に設定するステップと、のうちの１つ以上を含むことができる。
【】
一態様において、共有メモリサブシステム８１５は、読取専用メモリ（ＲＯＭ）、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、埋め込みダイナミックランダムアクセスメモリ（ｅＤＲＡＭ）、及び／又は不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＮＶＲＡＭ）のうちの１つ以上を含むことができる。
【】
一態様において、デジタルＩ／Ｏサブシステム８２０は、アイ・ツー・シー（Inter-Integrated Circuit、Ｉ２Ｃ）、シリアルペリフェラルインターフェース（ＳＰＩ）、又は他の１、２、又は３線シリアルインターフェースなどのシリアルインターフェース、汎用入力・出力（ＧＰＩＯ）、レジスタアクセスインターフェース、及びダイレクトメモリアクセス（ＤＭＡ）などのパラレルインターフェースのうちの１つ以上を含むことができる。一態様において、デジタルＩ／Ｏサブシステム８２０に実装されるレジスタアクセスインターフェースにより、デジタルベースバンド処理サブシステム８０１の外部のマイクロプロセッサコアが、制御及びデータのレジスタ及びメモリのうちの１つ以上を読み取り、及び／又は書き込むことができるようにしてもよい。一態様において、デジタルＩ／Ｏサブシステム８２０に実装されるＤＭＡ論理回路が、デジタルベースバンド処理サブシステム８０１の内部及び外部のメモリ位置を含むメモリ位置間のデータの連続ブロックの転送を可能にしてもよい。
【】
一態様において、デジタルベースバンドインターフェースサブシステム８２５は、ベースバンド処理サブシステムと、デジタルベースバンド処理サブシステム８０１の外部の混合信号ベースバンド又は無線周波数回路との間の、デジタルベースバンドサンプルの転送を提供することができる。一態様において、デジタルベースバンドインターフェースサブシステム８２５により転送されるデジタルベースバンドサンプルは、同相及び直交（Ｉ／Ｑ）サンプルを含むことができる。
【】
一態様において、コントローラサブシステム８４０は、制御レジスタ及びステータスレジスタ、並びに制御状態マシンの各々のうちの１つ以上を含むことができる。一態様において、制御レジスタ及びステータスレジスタは、レジスタインターフェースを介してアクセスされてもよく、制御状態マシンの動作を開始及び停止すること、制御状態マシンをデフォルト状態にリセットすること、任意の処理機能を構成すること、及び／又は割り込みの生成を構成すること、及び動作のステータスをレポートすることのうちの１つ以上を提供することができる。一態様において、１つ以上の制御状態マシンの各々は、１つ以上のアクセラレータサブシステム８４５の各々の動作シーケンスを制御することができる。同じベースバンドサブシステム内に、図８Ａ及び図８Ｂの双方の実装の例が存在してもよい。
【】
図９は、いくつかの態様によるデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）サブシステム９００を示す。
【】
一態様において、ＤＳＰサブシステム９００は、ＤＳＰコアサブシステム９０５、ローカルメモリ９１０、ダイレクトメモリアクセス（ＤＭＡ）サブシステム９１５、アクセラレータサブシステム９２０Ａ、９２０Ｂ．．．９２０Ｎ、外部インターフェースサブシステム９２５、電力管理回路９３０、及びインターコネクトサブシステム９３５の各々のうちの１つ以上を含むことができる。
【】
一態様において、ローカルメモリ９１０は、読取専用メモリ、スタティックランダムアクセスメモリ、又は埋め込みダイナミックランダムアクセスメモリの各々のうちの１つ以上を含むことができる。
【】
一態様において、ＤＭＡサブシステム９１５は、ＤＳＰサブシステム９００の内部及び外部のメモリ位置を含むメモリ位置間でデータのブロックを転送するように適合されたレジスタ及び制御状態マシン回路を提供することができる。
【】
一態様において、外部インターフェースサブシステム９２５は、ＤＳＰサブシステム９００の外部のマイクロプロセッサシステムによる、ＤＳＰサブシステム９００内に実装され得るメモリ、制御レジスタ、及びステータスレジスタのうちの１つ以上へのアクセスを提供することができる。一態様において、外部インターフェースサブシステム９２５は、ＤＭＡサブシステム９１５及びＤＳＰコアサブシステム９０５のうちの１つ以上の制御下で、ローカルメモリ９１０とＤＳＰサブシステム９００の外部の記憶装置との間のデータの転送を提供することができる。
【】
図１０Ａは、いくつかの態様によるアクセラレータサブシステム１０００の一例を示す。図１０Ｂは、いくつかの態様によるアクセラレータサブシステム１０００の一例を示す。
【】
一態様において、アクセラレータサブシステム１０００は、制御状態マシン１００５、制御レジスタ１０１０、メモリインターフェース１０２０、スクラッチパッドメモリ１０２５、計算エンジン１０３０Ａ．．．１０３０Ｎ、及びデータフローインターフェース１０３５Ａ、１０３５Ｂの各々のうちの１つ以上を含むことができる。
【】
一態様において、制御レジスタ１０１０は、アクセラレータサブシステム１０００の動作を構成及び制御することができ、動作には、イネーブルレジスタビットを用いて動作を有効又は無効にすること、停止（halt）レジスタビットに書き込むことにより処理中の動作を停止すること、計算動作を構成するためのパラメータを提供すること、１つ以上の制御及びデータ構造の位置を識別するためのメモリアドレス情報を提供すること、割り込みの生成を構成すること、又は他の制御機能のうちの１つ以上を含むことができる。
【】
一態様において、制御状態マシン１００５は、アクセラレータサブシステム１０００の動作シーケンスを制御することができる。
【】
ＭＩＭＯ受信機のためのアンテナアレイ較正の方法
無線チップツーチップ（chip-to-chip）通信は、受信機における複数アンテナシステムを含むことができる。このような通信では、集約データレート要件がかなり大きい可能性があり、このような通信では、高周波数（例えば、テラヘルツ帯）がしばしば使用される。しかしながら、複数アンテナシステムは、システムにおける加熱又は非線形性及び雑音に起因して較正誤差を有することがある。結果として生じる較正誤差はビームフォーミング性能に影響を及ぼし、これは次に、干渉の増加、信号対雑音比（signal-to-noise ratio、ＳＮＲ）の劣化、及びデータレートの低減に寄与することになる。
【】
複数アンテナシステムを較正するためのいくつかの方法は、事前較正されたビームフォーミングベクトルを利用する。しかしながら、熱的加熱又はアンテナ電気特性の変化に起因して、事前較正されたコードブック値は妥当でなく、干渉の増加につながる可能性がある。
【】
複数アンテナシステムを較正するためのいくつかの他の方法は、受信信号電力を最大化するために受信信号の空間的相関に従ってビーム方向をブラインド適合させる閉ループビームトラッキング方法を含む場合がある。しかしながら、閉ループビームトラッキングは、干渉からの電力を捕捉し、かつブロック誤り率において相当な損失を生じる、かなり高いサイドローブを有するビームフォーミングベクトルを結果としてもたらす可能性がある。損失は、干渉方向及び強度に依存して増加する可能性がある。さらに、マルチビームトラッキング方法は、過度に複雑な可能性がある。
【】
いくつかの態様による方法、システム、及び装置は、さもなければ上述の較正誤差を提示し得る複数アンテナシステムのための、低複雑性のブラインドのデジタルビーム較正を提供する。いくつかの態様による方法は、本明細書に記載されるようにアンテナアレイ位相誤差を緩和することにより、ビームフォーミング利得を最大化することができる。ブラインドビーム較正は、通信における待ち時間を改善することができ、なぜならば、較正のためにパイロット系列が使用されず、較正はチャネル内の任意の通信信号に基づいて行うことができるためである。対照的に、他のタイプの較正は、パイロット系列の周期的な送信を必要とする。さらに、デジタルビームフォーミングは、データパスに平行なデジタルドメインにおいてビーム較正を可能にする利点を有する。態様による方法は、図１１に示すようなフルデジタル受信機で実行することができる。
【】
図１１は、いくつかの態様による一例示的なフルデジタルミリ波受信機（fully digital mmWave receiver）アーキテクチャ１１００を示す。圧縮が空間ドメイン上で行われ、Ｎｒ個のアンテナ１１１２は、Ｎｒ個の複素信号ｙ １１１４を提供するために、ＡＤＣ１１０６を通じて供給される（fed）。ブラインドビーム較正が、ビーム較正回路１１１８が入力１１１４を使用し、ビームフォーミングベクトル１１２０を圧縮回路１１０８に提供することにより実行され、圧縮回路１１０８は次に、ビームフォーミング出力１１１６をベースバンド処理回路１１１０に提供する。
【】
ビーム較正のための最適化メトリックは、いくつかの態様において、較正ベクトル（下記の式（１）を参照）を越えて最大化することによる、受信信号電力の最大化を含むことができる。所与の数のＩ／ＯインターフェースリンクＭについて、態様による方法は、時間ドメインにおいて最大の受信電力を提供するＭ個のビームをトラッキングする。
【数】
ここで、Ｄはビームフォーミング方向であり、ｃは較正誤差であり、ｙは受信信号であり（これにおいてトレーニングは不要である）、ｄｉａｇ（ｃ）は較正ベクトルの対角化である。
【】
コスト関数は、ビームフォーミングの後の受信信号電力を最大化する。提案される態様による方法は、時間及び周波数オフセット補正の要件なしに時間ドメインサンプルを使用する。このブラインドアプローチは、周波数及び時間双方のドメインで機能する。上述の高いサイドローブを低減させるために、本明細書に記載の態様に従い、閉ループビームトラッキング方法に制約が課される。
【】
第ｋのアンテナで受信した信号は、式（２）に従って与えられる。
【数】
【】
ベクトル形式では、これは次のように書くことができる。
【数】
ここで、ｘ（ｔ）は送信信号であり、ｈはチャネルであり、ｎ（ｔ）雑音信号である。
【】
ｈは、以下のように表すことができる。
【数】
ここで、到来角は、
【数】
であり、ｇｃｍは、第ｃのクラスタ内の第ｍの要素の複素利得である。
【】
ビームフォーミング行列Ｄを所与として、受信信号電力に関する最良ビーム方向ｄbest（最高のビームフォーミング利得）は、Ｄから選択され得る。最良ビームの位相値は、Ｎ個のアンテナを有する一様な線形アレイの場合、以下のように示される。
【数】
干渉の方向への発散を回避するために、いくつかの態様に従い、閉ループビームトラッキングを実行した後、方法がビームを他のビーム方向（干渉に寄与する可能性がある）に向けてステアリングしないように、位相制約が設定される。したがって、位相制約が、Ｎ個のアンテナを有する線形アレイの場合、以下のように定義される。
【数】
θrange－は下方限界であり、θrange＋は上方限界である。アンテナアレイにおけるアンテナ数がＮであると仮定すると、（Ｎ／２－１，．．．，０）ｅは、中心素子に対するアンテナアレイの左側の位相オフセットを表す。（０，．．．，Ｎ／２－１）ｅは、アンテナアレイの右側の位相オフセットを表す。アンテナ素子の線形増加は、アンテナ素子の一様な線形配置に起因することに留意する。ｍａｘ｛．，ｖ｝は、較正誤差の限界に由来することに留意する。ｍａｘ｛．，ｖ｝なしでは、中心の２つのアンテナ素子が、ゼロに等しい較正誤差限界を有する。これは、これらのアンテナが較正誤差を有し得ないことを意味する。これについて調整するために、中心の２つのアンテナ素子が（－ｖ，ｖ）の較正誤差を有するように、ｍａｘ｛．，ｖ｝が追加される。アンテナごとの較正誤差は、他のビーム方向への発散を制限する［－ｅ，ｅ］で表すことができ、ｖは、熱的加熱に起因する最大相対位相誤差の上方限界である。位相制約は、図１２にビーム境界１２０２、１２０４、及び１２０６として示される。
【】
閉ループビームトラッキングアルゴリズムは、以下のように実行される。
【数】
【】
重みｗｋ＊は、ビームフォーミング信号ｒ（ｔ）の出力電力を最大化するアルゴリズムにより決定される。
【数】
【】
このようなアルゴリズムの一例は、出力電力を最大化する等利得合成手法（Equal Gain Combining technique）を使用することである。
【数】
ここで、位相は以下に従って拘束され（bound）、
【数】
ここで、μは収束パラメータである。
【】
上述のように、閉ループ較正を実行した後、位相値は、受信信号電力を最大化する値に収束する。本質的に、このアルゴリズムは、受信機パスにおける位相較正誤差を解決する。θｋは、各アンテナに対して最良の位相を見出すために、各サンプル時間に更新される。
【】
較正されたビームフォーミングベクトルｗを見出した後、較正されたビームの位相と較正されていないビームの元の位相との間の差（例えば、「較正誤差」）が、式（１）において使用されるｃを見出すために計算される。
【数】
【】
上述の閉ループアルゴリズムは、各アンテナ素子位相を調整することによりビームフォーミング利得を最大化する。式（１３）で計算される同じ較正誤差が、コードブック全体を（例えば、各ビームについて）較正するために使用され、なぜならば、較正誤差は、全てのビーム方向に対して共通であるためである。言い換えると、各ビーム方向が同じアンテナアレイを使用するため、各ビーム方向は同じ較正誤差を有するはずであり、なぜならば、アンテナアレイのアンテナは全て、同じ熱、雑音、及び他の条件を受けるためである。さらに、各ビームが別様に較正された場合、直交性が失われ、干渉が増加することになる。
【】
図１３は、いくつかの態様によるアンテナアレイ較正のための方法１３００を示す。方法１３００のいくつかの動作は、圧縮回路１１０８（図１１）又はベースバンドプロセッサ１１０（図１）などの処理回路により実行することができる。方法１３０２は、処理回路が、ビームフォーミング方向の行列のうちのどの最良ビーム方向が最良であるかを決定することで開始することができ、「最良」ビーム方向は、受信電力が最大化されるビーム方向である。いくつかの態様において、最良ビーム方向は、本明細書で前述したように、式（２）～（６）に基づいて決定することができる。いくつかの態様において、ビームフォーミング方向は、周期的に、又は通信の劣化に気付くと決定することができる。
【】
例示的な方法１３００は動作１３０４を続け、動作１３０４では、処理回路が、位相制約を初期化する。いくつかの態様において、位相制約は、本明細書で前述したように、式（７）～（８）を参照して上述したように定義することができる。例示的な方法１３００は動作１３０６を続け、動作１３０６では、処理回路が、例えば、本明細書で前述したように式（９）～（１２）に従って、受信信号の閉ループビームトラッキングを実行する。
【】
例示的な方法１３００は動作１３０８及び１３１０を続け、動作１３０８及び１３１０では、処理回路が、較正されたビームの位相と較正されていないビームの元の位相との間の差を決定し、本明細書で前述した式（１３）に従って較正誤差を決定して、較正誤差を決定する。較正誤差が決定されると、較正誤差に基づいて、後の通信のためにコードブックを調整することができる。本明細書で前述したように、ビーム間の干渉を制限するためにコードブック全体を較正するために、計算された同じ較正誤差が使用される。
【】
見通し線（ＬｏＳ）ＭＩＭＯ通信のための軌道角運動量（ＯＡＭ）に基づく半開ループ空間多重化方式
アンテナアレイは、ＭＩＭＯ通信システムを実現するために使用することができ、これは、空間多重化を介してより多くの自由度を得ることを可能にし、オペレータがスペクトル効率に対する増大するニーズを満たすのを助ける。長距離の見通し線（line-of-sight、ＬｏＳ）通信において、チャネル行列はランク１のものである。長距離ＬｏＳでは、カバレッジを提供するために、単一のデータストリームに対するビームフォーミングを適用することができる。
【】
短距離ＬｏＳ（チップツーチップ通信は短距離通信の一例であるが、態様はこれに限定されない）では、チャネル行列は高ランクを有し（実際のランクは、具体的な距離及びアンテナ素子の数に依存する）、より高い多重化利得を達成することができる。この多重化利得を達成できる最大距離は、送信機及び受信機開口のサイズ、及び波長により決定される。テラヘルツ通信などの高周波数の適用では、この「短い」距離が実際に適用可能になる。
【】
チャネルからの最大多重化利得を達成するために、現在のシステムにおける送信機及び受信機回路は、チャネル行列の詳細な知識（ＣＳＩ）を取得する。このような知識を取得することは、複数のアンテナと厳密な待ち時間制約が存在するとき、困難である可能性があり、なぜならば、それは、大きいトレーニングオーバヘッド、大きいフィードバックオーバヘッド、及び／又はアンテナ素子ごとの低品質のチャネル推定を必要とするためである。いくつかの態様による装置、システム、及び方法は、チャネル自体のフルの知識でなく、通信の前の簡素なセクタスイーピングに対してのみフィードバックを必要とする方式を提供する。半開ループ（semi-open-loop）ＭＩＭＯ多重化のために、事前計算された直交ストリーム上で、ブラインド電力割り当てが実行される。態様において、電力は、軌道角運動量（Orbital Angular Momentum、ＯＡＭ）モードに基づいて割り当てることができる。チャネルがＬｏＳである（例えば、散乱がないか、又は少ない）ため、多重化利得は、送信機及び受信機アレイのジオメトリ（geometries）に基づいて半開ループ様式で提供され得る。
【】
態様による方法は、ＭＩＭＯ ＬｏＳシステムのための多重化方式を提供する。この方式は、任意の通信範囲に適用可能であるが、短距離で最も良く機能し、標準ビームフォーミングより有意な多重化利得を提供する。態様によるＭＩＭＯビームフォーミングは、固定の送信‐受信アンテナアレイ構造を利用する。態様による方法は、アンテナごとにチャネルを推定せず、それにより、待ち時間を低減させる。態様による方法は、セクタスイーピングを使用してビーム方向の１つ以上を選択することにより空間多重化ビームフォーミングを最適化し、これはＳＮＲを増加させることができる。さらに、送信機と受信機が整列されていないとき、セクタスイーピングはビームフォーミングを容易に見出すことができる。
【】
図１４は、いくつかの態様による見通し線ＭＩＭＯ通信システム１４００を示す。システム１４００は、送信機アンテナアレイ１４０２及び受信機アンテナアレイ１４０４を含む。各アレイ１４０２、１４０４は、平面上に複数のアンテナ素子を含む。アレイ１４０２、１４０４は、利得０ｄＢｉで無指向性であると仮定される。しかしながら、態様はこれに限定されず、態様による方法は、アンテナの任意の利得及び指向性パターンを可能にするために拡張することができる。送信機アンテナアレイ１４０２は、図１５に示すように、Ｎ個のアンテナ素子１４０６を平面上の位置｛（ｘｉ，ｙｉ）｝ｉ＝１Ｎに有する。例えば、一様な線形アレイは、いくらかの分離Δについて、（ｘｉ，ｙｉ）＝（ｉΔ，０）、ｉ＝１，．．．，Ｎである。同様に、受信機アンテナアレイ１４０４は、Ｍ個のアンテナ素子１４０８を位置
【数】
に有する。
【】
態様による方法は、事前計算フェーズを含み、これにおいて、仮想ＭＩＭＯチャネル行列
【数】
が、（例えば、ベースバンドプロセッサ１１０（図１）により）以下のように計算され、これは、アレイが互いからの距離ｚに完全に整列されることを仮定し、ここで、ｚは、以下に記載されるように選択可能なパラメータである。
【数】
ここで、λは波長であり、ｄｉｊは、Ｒｘアンテナ素子ｉ（１４０８）とＴＸアンテナ素子ｊ（１４０６）との間の距離であり、以下により与えられる。
【数】
【】
上で定義されたチャネル行列は正規化されており、実際のチャネル行列は、
【数】
にパス損失を乗じることにより取得できることに留意する。しかしながら、これは事前計算フェーズにとって重要ではない。
【】
事前計算距離ｚは設計パラメータであり、チャネルの正しい特性を捕捉するほど十分に大きいものであるべきである。一般に、ｚが実際の通信範囲に近いほど、方式はより良く機能する。しかしながら、実際の通信範囲は通常、前もって分からない。経験則として、
【数】
であり、ここで、ｄＲはレイリー距離である。
【】
【数】
【】
数量ＤＴＸ及びＤＲＸは、それぞれ、送信機アンテナアレイ１４０２及び受信機アンテナアレイ１４０４の開口径である。素子位置｛（ｘｉ，ｙｉ）｝ｉ＝１Ｎにより与えられるアンテナアレイの直径は、以下により定義される。
【数】
【】
【数】
の特異値分解は、以下で計算され、
【数】
ここで、
【数】
は、Ｕ＊Ｕ＝Ｖ＊Ｖ＝Ｉｒを満たす行列であり、
【数】
は、対角上に、降順で順序づけられた、
【数】
の非負の特異値を有する対角行列である。ここで、ｒは、
【数】
のランクである。典型的には、ＬｏＳマッシブＭＩＭＯでは、ｒ＜＜ｍｉｎ（Ｍ，Ｎ）である。
【】
態様において、事前計算フェーズは１回だけ実行され、通信システム設計の一部である。次いで、その結果は、送信機及び受信機に記憶される（又は、実施形態に依存して、部分的な結果のみである）。以下に記載される通信方式は、実際のチャネル行列Ｈを知る必要なく、いくつかの情報ストリームを多重化するために、ＯＡＭモード及び特異値Σ（「仮想」チャネルのために計算された）に対応する固有ベクトルをＵ及びＶにおいて使用する。これは、
【数】
が、いくらかのスケーリング（距離に依存する）及びフェーズドステアリング（送信機アンテナアレイ１４０２と受信機アンテナアレイ１４０４との間の角度に依存する）まで、Ｈの近似値として作用できることを仮定する。角度は、セクタスイーピングなどの従来の技術で測定することができる。スケーリングは、以下に記載されるように、ＳＮＲ測定から推測することができる。しかしながら、チャネル行列のスケーリングは固有ベクトルＵ及びＶに対して重要でなく、したがって、これらは何の修正もなしに使用できることに留意する。
【】
後の通信フェーズにおいて、送信機アンテナアレイ１４０２及び受信機アンテナアレイ１４０４は、アレイ向きに従って所望のＴＸ及びＲＸビーム方向を見出すためのプロトコルに従う。例えば、ビームアライメントのために、コードブックベースのビームフォーミング及び網羅的な送信及び受信機探索に従うことができ、これにおいて、送信機は、受信機における送信の最良方向を見出すために、セクタスイーピングを実行する（一方、受信機は、全方向にリスニングする）。次いで、受信機は、最良送信方向を送信機にレポートする。次に、受信機は、受信の最良方向を見出すためにセクタスイーピングを実行する（送信機は、送信機セクタスイープでちょうど見出された方向で送信する）。受信機セクタスイーピングは、受信機がフルデジタルミリメートル波アーキテクチャを有することを仮定すると、事実上ゼロ時間で行うことができる。
【】
セクタスイーピング及びビームフォーミングがひとたび実行されると、通信は少なくとも２つの方法のうちの１つで発生することができる。態様によれる第１の通信方法では、送信機（例えば、送信機セクション１９１Ａ（図１Ａ））は、プリコーディング行列Ｖを使用してｒ個の独立したデータストリームを多重化し、全てのｒ個のストリームにわたって一様な電力割り当てがある。したがって、受信機（例えば、受信機セクション１９１Ｂ（図１Ａ））は、受信信号にＵ＊を乗じることにより後処理を実行する。ｒは、本明細書で前述した事前計算フェーズで見出された「仮想」チャネル行列
【数】
のランクであり、これは、アレイジオメトリのみに依存し、通信の開始前に送信機及び受信機の双方で分かることを思い出されたい。
【】
実効的なチャネル行列は、実際のチャネル行列の次元Ｍ×Ｎより有意に小さい次元ｒ×ｒのものである。受信機は、このより小さい実効チャネル行列に基づいてチャネル推定を実行し、後に、例えば最小平均二乗誤差（minimum mean-square error、ＭＭＳＥ）後続干渉キャンセル（subsequent interference cancellation、ＳＩＣ）を使用して信号を復号する。
【】
あるいは、他の態様による第２の通信方法では、最初にチャネル推定を実行する必要なく電力割り当てを実行するために、注水（water-filling）（一定の総電力下で複数のチャネルに電力を割り当てる）が実行される。受信機は、セクタスイーピングから決定される選択されたＴＸ及びＲＸビームを使用してＳＮＲを測定する。ＳＮＲは、以下の式で近似することができる。
【数】
ここで、Ｐは総送信電力であり、Ｎ０は白色雑音の電力スペクトル密度であり、Ｗはシステム帯域幅であり、Ｈは実際の（未知の）チャネル行列であり、１は全て１の列ベクトルである。
【】
（１９）で得られたＳＮＲ測定値は、送信機にフィードバックされる。実際には、ＳＮＲは、ＴＸとＲＸとの間で分かっている参照／プリアンブルシンボル上で測定され得る。この第２の通信方法によれば、Ｈは、何らかのスカラーρについて、以下のように近似される。
【数】
この仮定の下で、近似
【数】
（ｚ＞ｄＲの場合に成り立つ）と共に、
【数】
である。
【】
近似は、特異値がＨの固有値を近似するように、事前計算フェーズで見出された、
【数】
の特異値をスケーリングするために使用される。次いで、注水アルゴリズムが、これらの近似された特異値に適用される。具体的には、注水アルゴリズムは、以下の最適化問題を解くために使用される。
【数】
ここで、
【数】
、ｉ＝１，．．．，ｒは、事前計算フェーズで見出された
【数】
の特異値である。
【】
送信機は、計算された電力割り当てを使用して、事前計算フェーズで見出された行列Ｖを使用して、ｒ個の（又は、注水結果に依存して、より少ない）データストリームを多重化する（又は、注水の結果に応じて、より少ない）。受信機は、行列Ｕを使用してＭＭＳＥ－ＳＩＣ逆多重化を適用することができる。
【】
図１６は、いくつかの態様による空間多重化のための方法１６００を示す。態様において、方法１６００は、処理回路（例えば、ベースバンドプロセッサ１１０（図１）、送信機セクション１９１Ａ（図１Ａ）、受信機セクション１９１Ｂ（図１Ａ）など）により実行することができる。
【】
方法１６００は動作１６０２で開始し、動作１６０２では、処理回路が、送信セクタスイープを実行して最良送信方向を決定する。方法１６００は動作１６０４を続けることができ、動作１６０４では、処理回路が、最良送信方向に基づいて受信セクタスイープを実行する。動作は、受信セクタスイーピングの後の複数ストリームのＭＩＭＯ検出を含むこともできる。
【】
方法１６００は動作１６０６を続けることができ、動作１６０６では、処理回路が、最良送信方向及び最良受信機方向を使用して、受信機における信号対雑音比を測定する。動作１６０６は、本明細書で前に提供された式（１９）及び付随する説明に従って進めてもよい。
【】
方法１６００は動作１６０８を続けることができ、動作１６０８では、処理回路が、信号対雑音比に基づいて後の送信のための電力割り当てを計算する。動作１６０８は、式（２０）～（２２）及び付随する説明に従って進めてもよい。電力割り当ては、注水アルゴリズムを使用して行うことができ、この注水アルゴリズムは、適応的な数のストリームを有する多重化ストリーム上に適用することができる。ストリームの数は、ＳＮＲに基づくこともできる。電力はアクティブストリームに割り当てることができ、アクティブストリームはＳＮＲに基づいて決定することができる。
【】
方法１６００は、さらに、本明細書で前に提供された式（１４）～（１８）及び付随する説明に従って、通信デバイスの送信アンテナアレイ及び受信アンテナアレイのジオメトリに基づいて縮小チャネル行列を生成することなどの他の動作を含むことができる。この縮小チャネル行列に基づいて、フルチャネル行列の近似値を生成することができる。縮小チャネル行列に基づいて、複数のデータストリームを多重化することができる。多重化のためのプリコーダは、縮小チャネル行列から抽出されたチャネルの固有ベクトルを含むことができる。縮小チャネル行列は、送信アンテナアレイと受信アンテナアレイとの間の選択された距離に基づいてもよい。距離は、受信機で検出されたＳＮＲに基づいて推定することができる。
【】
ＯＡＭ及びＭＩＭＯシステムのための送信モード切り替えの方法
軌道角運動量（ＯＡＭ）は、波面が２πｍの位相シフトを有するヘリカル位相面を有して伝搬する電磁波現象であり、ｍは、モード次数を表す整数である。様々な研究活動が、異なる次数のＯＡＭビームは直交し、したがって理想的には互いに干渉しないことを実証している。これは、例えば、次数ｍ＝０のＯＡＭビームは、全てのモードが本質的に同時に同じ物理的な「自由空間」チャネル内で同じ軸に沿って伝搬する状態でさえ、他のＯＡＭモード次数と相互作用しないことを意味する。しかしながら、実際には、工学的限界及びチャネル障害に起因して、ＯＡＭモードは、モード生成アーチファクト並びにチャネルマルチパス及び反射効果に起因してクロストークを経験する可能性がある。これらの非理想性にもかかわらず、ＯＡＭは、送信機と受信機の間に見通し線が存在する高スループットデータリンクに対して、特にＷｉＧｉｇなどの短距離通信に対して、優れた候補の送信技術である。
【】
ＯＡＭはまた、マルチパスが不十分なＬｏＳシナリオにおいても好まれ、なぜならば、モードクロストークが最小であり、その場合、従来の空間的に多重化された見通し線（例えば、従来のＭＩＭＯ）に比べてチャネル容量が増やされるためである。
【】
図１７は、いくつかの態様によるいくつかのＯＡＭモードを示す。左列１７１０は、自由空間で伝搬するＯＡＭモード１７１０ａ、１７１０ｂ、．．．、１７１０ｅを示す。波面のスパイラル伝搬パターンを観測することができる。中央列１７２０は、各モードの波面の平面断面の位相プロファイルを示す。右列１７３０は、各モードの伝搬ＯＡＭ波面の各々についての振幅プロファイルを示す。無線通信におけるＯＡＭモードを生成及び受信するために、適切な無線システム通信アーキテクチャが、ＯＡＭアンテナトポロジ、モード生成／受信トポロジ、及びマルチＯＡＭシグナリングに対処する。例えば、ＯＡＭアンテナトポロジは、いくつかの態様によれば、パッチアンテナ素子を使用して複数のＯＡＭモードを生成するための同心アンテナアレイを含むことができる。いくつかの例において、円形アンテナアレイの同心リングは、別個のＯＡＭモードを生成することができる。各同心アンテナアレイリングは、異なるモードを生成し、所望される総モード数が、使用される同心リングの数を規定する。同心アンテナアレイリングの各々は、任意のタイプのアンテナ素子で作成することができる。例えば、正方形パッチアンテナを使用することができる。しかしながら、円形又は他のジオメトリのパッチアンテナが使用されてもよい。さらに、パッチアンテナは、任意のタイプのアンテナを使用できるため、要件ではない。さらに、いくつかの態様は、同心リングのアンテナ以外を使用してもよい。
【】
従来の無線通信システムと同様に、ＯＡＭ通信システムは、デジタル信号処理のためのベースバンドコンポーネントなどの従来のシステムブロック、フィルタ、増幅器、局所発振器、ミキサ、及び他のコンポーネントなどのＲＦ要素を含むＲＦフロントエンドコンポーネント、並びにアンテナシステムを含む。
【】
ＯＡＭシステムの実装の方法は、ＯＡＭモード送信手法に依存してシステムアーキテクチャを決定する。ＯＡＭ通信システムは、異なるＯＡＭモードにわたって別個のデータストリームを送信し、あるいは複数のモードにわたって１つの単一データストリームを送信し、空間ダイバーシチを提供して、マルチパス問題により引き起こされるフェージングチャネルを緩和するために使用することができる。さらに、システムは、これらの２つの送信タイプの間の構成に適合可能でもよい。一実施形態において、ｎ個のデータストリームをｎ個のモードにマッピングすることができ、これはフル多重化と呼ばれることがある。別の実施形態において、ｎ個より少ないデータストリームをｎ個のＯＡＭモードにマッピングし、部分的なダイバーシチ及び部分的な多重化を提供することができる。さらに別の実施形態において、１つのデータストリームをｎ個のモードにマッピングすることができ、これはフルダイバーシチと呼ばれることがある。
【】
より少ない数のストリームをより多数のモードに多重化することは、ＤＳＰを通じたモード分離を改善するのに役立ち、信頼性がスループットより重要であるとき推奨される。同数のストリームを同数のモードに多重化することは、直交ダイバーシチパスを作成する方法であり、典型的には、より高いデータレートが優先事項であるとき使用される。一般に、ＯＡＭシステムアーキテクチャは、１つ以上のデータ信号をフルの空間多重化からダイバーシチ送信に及ぶ１つ以上のモードに多重化できるように設計することができる。受信機におけるより容易な復調及びより低い設計複雑性のために、送信機は、何個のデータストリームが多重化されたか受信機にシグナリングすることができる。さらに、受信機は、復調品質情報を（例えば、ＢＥＲを通じて）フィードバックすることができ、それにより、送信機は、多重化次数を適合させることができる。受信機は、何個の多重化ストリームを送信すべきかの推奨を送信機にフィードバックすることもでき、なぜならば、受信機は、受信した全てのＯＡＭモードの品質を有するためである。
【】
複数ストリーム送信は、典型的には、無線通信ではＭＩＭＯアンテナ構成を通じて行われており、ｎ個のアンテナが送信機に、ｎ個のアンテナが受信機にあり、ｎ個のストリームが独立した異なるデータストリームとして送信機から同時に送信される。チャネル内では、ストリームは互いに干渉するが、受信機でチャネル反転及び信号処理手法を使用して逆多重化される。
【】
ミリメートル波実装において、ＭＩＭＯとＯＡＭの間に２つの主な差がある。ミリメートル波信号は構造にまずく反射し、したがって、良好なＭＩＭＯチャネルを取得するために必要な、十分な数の独立した信号パスを取得することは困難である。ＭＩＭＯは、マルチパスがリッチな（multipath-rich）チャネルにおいて成功するが、ＯＡＭは、マルチパスが不十分な（multipath-poor）見通し線（ＬｏＳ）環境において成功する。マルチパスが不十分な見通し線（ＬｏＳ）環境では、ＯＡＭモードは、最小のクロスモード干渉で同じ軸に沿って伝搬する。
【】
送信機と受信機との間のチャネル容量を最大化するために、様々なビームフォーミング手法及び空間多重化手法を使用することができる。少なくとも説明から理解されるように、いくつかの物理チャネル条件は、ＯＡＭに良く適するが、他の条件は、ビームフォーミング又は他の伝搬方式により良く適して、より高い総チャネル容量を達成する。いくつかの態様による方法は、システムスループットを最大化するために、チャネル条件に依存してビームフォーミング、ＭＩＭＯ、及びＯＡＭモード間で切り替えることによりデータスループットを最大化するための柔軟な送信方式を提供する。受信機フィードバックは、チャネルを推定し、適切なシグナリング方式を選択するために使用され得る。したがって、態様による方法及び装置は、閉ループシグナリングを使用する。さらに、チャネルは、時間の関数としてランダムに変化し得、したがって、推定されたチャネル情報は、ビームフォーミング又は複数のＯＡＭ送信方法のうちの１つのいずれが選択されるべきかを適応的に決定するために使用される。
【】
ＷｉＧｉｇなどのミリメートル波システムにおいて、ビームフォーミングは、ミリメートル波送信に関連づけられた高いパス損失を大きくオフセットするために、送受信機間の通信のための指向性高利得ビームを向けるために使用される。ミリメートル波周波数でのより大きい利用可能帯域幅に起因して（例えば、ＷｉＧｉｇは、６０ＧＨｚの送信帯域内に７ＧＨｚの帯域幅を有する）、これらの周波数での通信は望ましく、なぜならば、送信の広い周波数チャネル上で高いデータスループットを得ることができるためである。ユーザデバイスにおいて、ビームフォーミングは、所与の数のＲＦチェーンを所与の数の近くに離間されたアンテナ素子に接続することにより実現される。アンテナ素子にわたる位相調整は、ビームフォーミングの方向を決定する。ビームフォーミングシステムにおいて、受信機は、高利得ビームを向けるための最良の方向を最も良く決定するために、送信機にチャネル品質メトリックをフィードバックする。
【】
従来のビームフォーミングでは、ビームのパスに沿って１つの単一データストリームのみを送ることができる。態様によるインテリジェントな送信方式は、ビームフォーミングとＯＡＭモードの組み合わせとの間で日和見的に（opportunistically）切り替えて、最大の総チャネル容量を達成することができる。また、リッチな散乱環境では、態様によるシステムは、チャネルの品質及び条件に依存してＯＡＭ、ビームフォーミング、及びＭＩＭＯ多重化／ダイバーシチモード間で切り替えることができる。
【】
以下の説明では、１．）送信機と受信機の間の所与の距離に対して、ＯＡＭモードは異なる経路損失を経験する、２．）より高いＯＡＭモードはより高い経路損失を見込む、３．）ＯＡＭモード０は従来のビームフォーミングと同等である、４．）チャネルがＬｏＳである場合、ＯＡＭモードはクロストークなしで直交すると仮定でき、チャネルが非ＬｏＳである場合、ＯＡＭモードクロス干渉の高い可能性がある、と仮定している。したがって、リッチな散乱チャネルは、ＭＩＭＯ多重化又はダイバーシチからの恩恵を得ることができる。
【】
利用可能なＯＡＭモードを所与とし、チャネル状態（例えば、ＬｏＳか非ＬｏＳか）を知っていると、態様による方法は、利用可能なＯＡＭモードのサブセット（ビームフォーミングを含む）を選択し、利用可能な送信電力をアクティブなＯＡＭモードに割り当てる。ＬｏＳチャネルでは、ＯＡＭモードが直交するため、注水が、ＯＡＭモードとその対応する割り当て電力を最適に選択することができる。
【】
図１８は、いくつかの態様による、注水を用いたＯＡＭノード選択及び電力割り当てを示す。４つのＯＡＭモードが示されており、ＯＡＭモード０（従来のビームフォーミング（beamforming）と同等である）、モード１、モード２、及びモード３である。総電力Ｐは、図示のように、ＯＡＭモード３が非アクティブであると仮定し（チャネル上の雑音が、ＯＡＭモード３は非アクティブであるはずだと示すことを仮定し）、ＯＡＭモード０がＰ０電力を割り当てられ、モード１がＰ１電力を割り当てられ、モード２がＰ２電力を割り当てられるように、最適に割り当てられる。いくつかの態様において、電力は選択されたモード間で均等に分割することができ、あるいは、全てのモードがアクティブにされ、電力がそれらの間で均等に分割されてもよい。いくつかの態様において、例えば、ビームフォーミングのみが実行され、ＯＡＭモード０のみがアクティブである。パス損失は距離と共に増加する可能性があり、パス損失はＯＡＭモードが増加するとき増加する可能性がある。
【】
ＯＡＭモードは、アンテナアレイを使用して実現できる。受信アンテナ素子の数は、受信機でのＯＡＭ／ビームフォーミング合成の後の実効雑音電力を決定する。アンテナ素子の数は、ＯＡＭモード０、１、２、及び３に対して、それぞれ１、４、８、及び１２とすることができる。一般に、送信機及び受信機のＯＡＭ／ビームフォーミング合成の後のモードｋのＳＮＲは、以下のとおりである。
【数】
ここで、Ｐｋは、モードに割り当てられる送信電力であり、αｋは、送信機及び受信機におけるＯＡＭ／ビームフォーミング処理利得を含むＯＡＭモードｋの実効パス利得であり、Ｎｋは、ＯＡＭモードｋ受信のためのアンテナ素子数である。総電力は、全てのアクティブモードに割り当てられた送信電力の合計に等しいことに留意されたい。
【】
全てのＯＡＭモードが、ＳＮＲにかかわらずアクティブに保たれる場合、ビームフォーミングは、低ＳＮＲ範囲でＯＡＭより性能が優れる。ＯＡＭは、より短い距離でビームフォーミングより性能が優れ、ＯＡＭ性能は、スマートモード選択及び注水が適用される場合、ビームフォーミング性能に収束する。より長い距離では、非ＬｏＳ条件が発生する可能性がより高く、その場合、ＯＡＭのクロストーク直交性は欠け、ＯＡＭは選択されるべきではない。
【】
図１９Ａは、いくつかの態様による、ＯＡＭモードごとに１つのアンテナ素子が使用されるときの信号対雑音比（ＳＮＲ）並びに送信機及び受信機間の距離に基づくＯＡＭモード選択を示す。図１９Ｂは、いくつかの態様による、ＯＡＭモードごとに可変数のアンテナ素子が使用されるときの信号対雑音比（ＳＮＲ）並びに送信機及び受信機間の距離に基づくＯＡＭモード選択を示す。双方の図において、アクティブＯＡＭモードの数はＳＮＲと共に増加し、距離の増加と共に減少することが分かる。
【】
図２０は、いくつかの態様による送信モード切り替えのための方法２０００のフローチャートを示す。態様において、方法２０００は、処理回路（例えば、ベースバンドプロセッサ１１０（図１）、送信機セクション１９１Ａ（図１Ａ）、受信機セクション１９１Ｂ（図１Ａ）など）により実行することができる。
【】
方法２０００は動作２００２で開始でき、動作２００２では、処理回路が、他の入力の中でも、総送信電力、チャネル状態、及びＯＡＭモードパス損失を含む入力を受け取る。方法２０００の動作は、周期的に、破棄されるデータパケット又は準最適の（sub-optimal）チャネル条件などを決定すると、実行することができる。
【】
方法２０００は動作２００４を続けることができ、動作２００４では、処理回路が、通信がＬｏＳであるかどうかを決定する。これは、例えば、受信機に対する距離、チャネル状態、及び検出されたパス損失に基づいて決定することができる。しかしながら、態様はこれに限定されない。通信がＬｏＳである場合、動作２００６において、処理回路は注水（water-filling）を実行し、ＯＡＭモードの数を選択する。動作２００８において、処理回路は電力割り当てを実行する。動作２００８は、図１８及び付随するテキストを参照して上述した方法と同様の方法で進めることができる。処理回路。
【】
通信がＬｏＳでない場合、動作２０１０において、他の送信モードが選択される（例えば、ＭＩＭＯ又は時空間符号（space-time code、ＳＴＣ）通信）。いずれの場合にも、方法２０００の結果は、例えば、どの及び何個のＯＡＭモードが選択されているか、対応する送信電力割り当て、送信モード、及び他の送信関連データに関する、通信デバイスのメモリに記憶されるデータ２０１２を含むことができる。
【】
他の装置
図２１は、いくつかの態様による、及び本明細書に開示される手法の１つ以上を実行する、進化型ノードＢ（evolved Node-B、ｅＮＢ）、次世代ノードＢ（next generation Node-B、ｇＮＢ）、アクセスポイント（access point、ＡＰ）、無線局（wireless station、ＳＴＡ）、移動局（mobile station、ＭＳ）、又はユーザ装置（user equipment、ＵＥ）などの通信デバイスのブロック図を示す。代替的な態様において、通信デバイス２１００は、スタンドアロンデバイスとして動作してもよく、あるいは他の通信デバイスに接続され（例えば、ネットワーク化され）てもよい。
【】
回路網（例えば、処理回路）は、ハードウェア（例えば、簡素な回路、ゲート、論理など）を含むデバイス２１００の有形エンティティ内に実装される回路の集合である。回路網メンバシップは、ある時間にわたり柔軟でもよい。回路網は、動作するときに指定された動作を単独で又は組み合わせで実行し得るメンバを含む。一例において、回路網のハードウェアは、特定の動作を実行するように不変的に設計されてもよい（例えば、ハードワイヤードである）。一例において、回路網のハードウェアは、特定の動作の命令を符号化するために物理的に改質された（例えば、不変質量分子の磁気的に、電気的に移動可能な配置など）マシン読取可能媒体を含む、可変的に接続された物理的コンポーネント（例えば、実行ユニット、トランジスタ、簡素な回路など）を含んでもよい。
【】
物理的コンポーネントを接続する際に、ハードウェア構成要素の基礎をなす電気的特性は、例えば絶縁体から導体に変更され、あるいはその逆もまた同様である。命令は、組み込みハードウェア（例えば、実行ユニット又はローディング機構）が、動作中のときに特定の動作の一部を実行するために可変接続を介してハードウェアにおける回路網のメンバを作り出すことを可能にする。したがって、一例において、マシン読取可能媒体要素は、回路網の一部であり、あるいはデバイスが動作しているときに回路網の他のコンポーネントに通信上結合される。例えば、物理的コンポーネントのうち任意のものが、複数の回路網の複数のメンバ内で使用されてもよい。例えば、動作中に、実行ユニットは、ある時点で第１の回路網の第１の回路に使用され、異なる時点で第１の回路網の第２の回路により、又は第２の回路網の第３の回路により再利用されてもよい。デバイス３２００に関するこれらのコンポーネントのさらなる例は、以下のとおりである。
【】
いくつかの態様において、デバイス２１００は、スタンドアロンデバイスとして動作することができ、あるいは他のデバイスに接続され（例えば、ネットワーク化され）てもよい。ネットワーク化された配置において、通信デバイス２１００は、サーバ‐クライアントネットワーク環境におけるサーバ通信デバイス、クライアント通信デバイス、又は双方のキャパシティで動作することができる。一例において、通信デバイス２１００は、ピアツーピア（Ｐ２Ｐ）（又は、他の分散）ネットワーク環境におけるピア通信デバイスとして機能してもよい。通信デバイス２１００は、ＵＥ、ｅＮＢ、ＰＣ、タブレットＰＣ、ＳＴＢ、ＰＤＡ、携帯電話、スマートフォン、ウェブ電化製品、ネットワークルータ、スイッチ若しくはブリッジ、又はその通信デバイスが取るべきアクションを指定する命令を実行することが可能な任意の通信デバイスでもよい。さらに、単一の通信デバイスのみが示されているが、用語「通信デバイス」は、クラウドコンピューティング、ソフトウェアアズアサービス（software as a service、ＳａａＳ）、及び他のコンピュータクラスタ構成などの本明細書で論じられる方法論のうち任意の１つ以上を実行するための命令のセット（又は、複数のセット）を個々に又は共同で実行する通信デバイスの任意の集合を含むようにも解釈されるものとする。
【】
本明細書に記載されるように、例は、論理又は複数のコンポーネント、モジュール、若しくはメカニズムを含むことができ、あるいはそれらに対して動作することができる。モジュールは、指定された動作を実行することができる有形のエンティティ（例えば、ハードウェア）であり、特定の方法で構成又は配置されてもよい。一例において、回路は、モジュールとして、指定された方法で（例えば、内部に、又は他の回路などの外部エンティティに対して）配置されてもよい。一例において、１つ以上のコンピュータシステム（例えば、スタンドアロン、クライアント、又はサーバコンピュータシステム）又は１つ以上のハードウェアプロセッサの全体又は一部は、指定された動作を実行するように動作するモジュールとして、ファームウェア又はソフトウェア（例えば、命令、アプリケーション部分、又はアプリケーション）により構成されてもよい。例えば、ソフトウェアは、通信デバイス読取可能媒体上に存在してもよい。一例において、ソフトウェアは、モジュールの基礎をなすハードウェアにより実行されると、ハードウェアに指定された操作を実行させる。
【】
したがって、用語「モジュール」は、指定された方法で動作するよう又は本明細書に記載される任意の動作の一部若しくは全部を実行するように物理的に構築され、具体的に構成され（例えば、ハードワイヤード）、又は一時的に（例えば、一過的に）構成された（例えば、プログラムされた）エンティティである、有形のエンティティを包含するものと理解される。モジュールが一時的に構成される例を考えると、モジュールの各々は、いずれか１つの時点でインスタンス化される必要はない。例えば、モジュールが、ソフトウェアを使用して構成される汎用ハードウェアプロセッサを含む場合、汎用ハードウェアプロセッサは、異なる時間にそれぞれ異なるモジュールとして構成され得る。したがって、ソフトウェアは、ハードウェアプロセッサを、例えばある時点で特定のモジュールを構成し、かつ異なる時点で異なるモジュールを構成するように、構成することができる。
【】
通信デバイス（例えば、ＵＥ）２１００は、ハードウェアプロセッサ２１０２（例えば、中央処理装置（ＣＰＵ）、グラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）、ハードウェアプロセッサコア、又はこれらの任意の組み合わせ）、メインメモリ２１０４、スタティックメモリ２１０６、及び大容量ストレージ２１０７（例えば、ハードドライブ、テープドライブ、フラッシュストレージ、又は他のブロック若しくは記憶デバイス）を含むことができ、これらの一部又は全部は、インターリンク（例えば、バス）２１０８を介して互いに通信することができる。
【】
通信デバイス２１００は、表示デバイス２１１０、英数字入力デバイス２１１２（例えば、キーボード）、及びユーザインターフェース（ＵＩ）ナビゲーションデバイス２１１４（例えば、マウス）をさらに含むことができる。一例において、表示デバイス２１１０、入力デバイス２１１２、及びＵＩナビゲーションデバイス２１１４は、タッチスクリーンディスプレイでもよい。通信デバイス２１００は、さらに、信号生成デバイス２１１８（例えば、スピーカ）、ネットワークインターフェースデバイス２１２０、及び、全地球測位システム（ＧＰＳ）センサ、コンパス、加速度計、又は別のセンサなどの１つ以上のセンサ２１２１を含んでもよい。通信デバイス２１００は、１つ以上の周辺デバイス（例えば、プリンタ、カードリーダなど）と通信又は制御するために、シリアル（例えば、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ））、パラレル、又は他の有線若しくは無線（例えば、赤外線（ＩＲ）、近距離通信（ＮＦＣ）等）接続などの出力コントローラ２１２８を含んでもよい。
【】
記憶デバイス２１０７は、通信デバイス読取可能媒体（communication device-readable medium）２１２２を含んでもよく、該媒体上に、本明細書に記載される手法又は機能のうちの任意の１つ以上を具現化し又はそれらにより利用されるデータ構造又は命令２１２４（例えば、ソフトウェア）の１つ以上のセットが記憶される。いくつかの態様において、プロセッサ２１０２、メインメモリ２１０４、スタティックメモリ２１０６、及び／又は大容量ストレージ２１０７のレジスタは、本明細書に記載される手法又は機能のうちの任意の１つ以上を具現化し又はそれらにより利用されるデータ構造又は命令２１２４の１つ以上のセットが記憶されたデバイス読取可能媒体２１２２でもよく、あるいは（完全に又は少なくとも部分的に）該デバイス読取可能媒体２１２２を含んでもよい。一例において、ハードウェアプロセッサ２１０２、メインメモリ２１０４、スタティックメモリ２１０４、又は大容量ストレージ２１１６のうちの１つ又は任意の組み合わせが、デバイス読取可能媒体２１２２を構成してもよい。
【】
本明細書中で用いられるとき、用語「デバイス読取可能媒体」は、「コンピュータ読取可能媒体」又は「マシン読取可能媒体」と交換可能である。通信デバイス読取可能媒体２１２２は単一の媒体として示されているが、用語「通信デバイス読取可能媒体」は、１つ以上の命令２１２４を記憶するように構成された単一の媒体又は複数の媒体（例えば、集中型又は分散型データベース、及び／又は関連するキャッシュ及びサーバ）を含んでもよい。用語「通信デバイス読取可能媒体」は、用語「マシン読取可能媒体」又は「コンピュータ読取可能媒体」を含み、通信デバイス２１００による実行のための命令（例えば、命令２１２４）を記憶、符号化、又は搬送することができ、かつ通信デバイス２１００に本開示の手法のうちの任意の１つ以上を実行させる任意の媒体、又は、そのような命令により使用される又はそのような命令に関連づけられるデータ構造を記憶、符号化、又は搬送することができる任意の媒体を含んでもよい。非限定的な通信デバイス読取可能媒体の例には、ソリッドステートメモリ、並びに光媒体及び磁気媒体を含むことができる。通信デバイス読取可能媒体の特定の例は、半導体メモリデバイス（例えば、電気的プログラマブル読取専用メモリ（ＥＰＲＯＭ））、電気的消去可能プログラマブル読取専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、及びフラッシュメモリデバイスなどの不揮発性メモリ；内部ハードディスク及び取り外し可能ディスクなどの磁気ディスク；磁気光ディスク；ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）；並びにＣＤ－ＲＯＭ及びＤＶＤ－ＲＯＭディスクを含んでもよい。いくつかの例において、通信デバイス読取可能媒体は、非一時的通信デバイス読取可能媒体を含んでもよい。いくつかの例において、通信デバイス読取可能媒体は、一時的な伝搬信号ではない通信デバイス読取可能媒体を含んでもよい。
【】
命令２１２４は、さらに、複数の転送プロトコルのうちの任意の１つを利用して、ネットワークインターフェースデバイス２１２０を介して、伝送媒体を使用して通信ネットワーク２１２６上で送信又は受信されてもよい。一例において、ネットワークインターフェースデバイス２１２０は、通信ネットワーク２１２６に接続するための１つ以上の物理的ジャック（例えば、イーサネット、同軸、又は電話ジャック）又は１つ以上のアンテナを含んでもよい。一例において、ネットワークインターフェースデバイス２１２０は、単一入力複数出力（single-input-multiple-output、ＳＩＭＯ）、ＭＩＭＯ、又は複数入力単一出力（multiple-input-single-output、ＭＩＳＯ）手法のうちの少なくとも１つを使用して無線通信するための複数のアンテナを含んでもよい。いくつかの例において、ネットワークインターフェースデバイス２１２０は、複数ユーザＭＩＭＯ（Multiple User MIMO）手法を使用して無線通信することができる。
【】
用語「伝送媒体」は、通信デバイス２１００による実行のための命令を記憶、符号化、又は搬送することができる任意の無形媒体を含むように解釈されるものとし、そのようなソフトウェアの通信を容易にするためのデジタル若しくはアナログ通信信号又は他の無形媒体を含む。この点に関し、本開示の文脈における伝送媒体は、デバイス読取可能媒体である。
【】
前述の手法の実装は、ハードウェア及びソフトウェアの任意の数の仕様、構成、又は例示的な配置により達成され得る。本明細書に記載される機能的なユニット又は能力は、それらの実装の独立性をより具体的に強調するために、コンポーネント又はモジュールとして参照又はラベル付けされている可能性があることを理解されたい。このようなコンポーネントは、任意の数のソフトウェア又はハードウェア形態により具現化することができる。例えば、コンポーネント又はモジュールは、カスタム超大規模集積（ＶＬＳＩ）回路又はゲートアレイ、市販の半導体、例えば、論理チップ、トランジスタ、又は他の個別コンポーネントなどを含むハードウェア回路として実装されてもよい。コンポーネント又はモジュールはまた、フィールドプログラマブルゲートアレイ、プログラマブルアレイ論理、プログラマブル論理デバイスなどのプログラマブルハードウェアデバイスにおいて実装されてもよい。コンポーネント又はモジュールはまた、様々なタイプのプロセッサによる実行のためにソフトウェアにおいて実装されてもよい。実行可能コードの識別されたコンポーネント又はモジュールは、例えば、オブジェクト、プロシージャ、又はファンクションとして編成され得る、例えば、コンピュータ命令の１つ以上の物理的又は論理的ブロックを含んでもよい。それにもかかわらず、識別されたコンポーネント又はモジュールの実行可能ファイルは、物理的に一緒に配置される必要はないが、異なる場所に記憶された異なる命令を含むことができ、この異なる命令は、論理的に一緒に結合されるとコンポーネント又はモジュールを構成し、コンポーネント又はモジュールのための記述された目的を達成する。
【】
実際、実行可能なコードのコンポーネント又はモジュールは、単一の命令又は多数の命令であってよく、いくつかの異なるコードセグメントにわたって、異なるプログラム間で、及びいくつかのメモリデバイス又は処理システムにわたって分散さえされてもよい。特に、記載されたプロセスのいくつかの態様（コードの書き換え及びコード分析など）は、コードが配置された処理システム（例えば、センサ又はロボットに埋め込まれたコンピュータで）とは異なる処理システム上で（例えば、データセンター内のコンピュータで）実施されてもよい。同様に、動作データは、本明細書においてコンポーネント又はモジュール内で識別及び例示されている場合があり、任意の適切な形式で具現化され、任意の適切なタイプのデータ構造内に編成されてもよい。動作データは、単一のデータセットとして収集されてもよく、あるいは異なるストレージデバイスにわたることを含め異なる場所にわたって分散されてもよく、少なくとも部分的に、単にシステム又はネットワーク上の電子信号として存在してもよい。コンポーネント又はモジュールは、所望の機能を実行するように動作可能なエージェントを含み、受動的でも能動的でもよい。例えば、「処理」、「計算」、「算出」、「決定」、「確立」、「分析」、「チェック」などの用語を利用する本明細書での議論は、コンピュータのレジスタ及び／又はメモリ内の物理的（例えば、電子的）数量として表されるデータを、コンピュータのレジスタ及び／又はメモリ、又は動作及び／又は処理を実行するための命令を記憶し得る他の情報記憶媒体内の物理的数量として同様に表される他のデータに操作及び／又は変換する、コンピュータ、計算プラットフォーム、コンピューティングシステム、又は他の電子コンピューティングデバイスの動作及び／又はプロセスを参照することがある。
【】
用語「複数」及び「複数の」は、本明細書で用いられるとき、例えば、「複数」又は「２以上」を含む。例えば、「複数のアイテム」は、２つ以上のアイテムを含む。
【】
「１つの態様」、「一態様」、「例示的な態様」、「いくつかの態様」、「実証的な態様」、「様々な態様」などへの参照は、そのように記載される態様が特定の特徴、構造、又は特性を含み得るが、あらゆる態様が必ずしもこの特定の特徴、構造、又は特性を含むわけではないことを示す。さらに、フレーズ「１つの態様において」の反復使用は、必ずしも同じ態様を参照するわけではないが、その可能性もある。
【】
本明細書で用いられるとき、別段指定されない限り、共通のオブジェクトを説明するための順序形容詞「第１」、「第２」、「第３」などの使用は単に、類似のオブジェクトの異なるインスタンスが参照されており、そのように記載されるオブジェクトが時間的、空間的、ランク付けにおいて、又は他の方法で所与のシーケンスにおけるものでなければならないことを示すことを意図するものではないことを示す。
【】
いくつかの態様は、様々なデバイス及びシステム、例えば、ユーザ装置（ＵＥ）、モバイルデバイス（Mobile Device、ＭＤ）、無線局（ＳＴＡ）、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、デスクトップコンピュータ、モバイルコンピュータ、ラップトップコンピュータ、ノートブックコンピュータ、タブレットコンピュータ、サーバコンピュータ、ハンドヘルドコンピュータ、センサデバイス、モノのインターネット（Internet of Things、ＩｏＴ）デバイス、ウェアラブルデバイス、ハンドヘルドデバイス、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）デバイス、ハンドヘルドＰＤＡデバイス、オンボードデバイス、オフボードデバイス、ハイブリッドデバイス、車両デバイス、非車両デバイス、モバイル又はポータブルデバイス、コンシューマデバイス、非モバイル又は非ポータブルデバイス、無線通信局、無線アクセスポイント（ＡＰ）、有線又は無線ルータ、有線又は無線モデム、ビデオデバイス、オーディオデバイス、オーディオビデオ（Ａ／Ｖ）デバイス、有線又は無線ネットワーク、無線エリアネットワーク、無線ビデオエリアネットワーク（Wireless Video Area Network、ＷＶＡＮ）、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮ）、パーソナルエリアネットワーク（ＰＡＮ）、無線ＰＡＮ（ＷＰＡＮ）などと関連して使用されてもよい。
【】
いくつかの態様は、例えば、既存のＩＥＥＥ８０２．１１標準（ＩＥＥＥ８０２．１１－２０１６（IEEE 802.11-2016、IEEE Standard for Information technology--Telecommunications and information exchange between systems Local and metropolitan area networks--Specific requirements Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications、2016年12月7日）を含む）、ＩＥＥＥＥ８０２．１１ａｙ（P802.11ay Standard for Information Technology--Telecommunications and Information Exchange Between Systems Local and Metropolitan Area Networks--Specific Requirements Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications--Amendment: Enhanced Throughput for Operation in License-Exempt Bands Above 45 GHz)）、及び／又はこれらの将来のバージョン及び／又は派生物に従って動作するデバイス及び／又はネットワーク、既存のワイファイアライアンス（WiFi Alliance、ＷＦＡ）ピアツーピア（Peer-to-Peer、Ｐ２Ｐ）仕様（WiFi P2P technical specification、version 1.5、2015年8月4日を含む）及び／又はこれらの将来のバージョン及び／又は派生物に従って動作するデバイス及び／又はネットワーク、既存のワイヤレスギガビットアライアンス（Wireless-Gigabit-Alliance、ＷＧＡ）仕様（Wireless Gigabit Alliance, Inc WiGig MAC and PHY Specification Version 1.1、2011年4月、Final specificationを含む）及び／又はこれらの将来のバージョン及び／又は派生物に従って動作するデバイス及び／又はネットワーク、既存のセルラー仕様及び／又はプロトコル、例えば第３世代パートナーシッププロジェクト（3rd Generation Partnership Project、３ＧＰＰ）、３ＧＰＰロングタームエボリューション（Long Term Evolution、ＬＴＥ）、及び／又はこれらの将来のバージョン及び／又は派生物に従って動作するデバイス及び／又はネットワーク、ネットワークの一部であるユニット及び／又はデバイスなどと関連して使用されてもよい。
【】
いくつかの態様は、一方向及び／又は双方向無線通信システム、セルラー無線電話通信システム、携帯電話、セルラー電話、無線電話、パーソナル通信システム（ＰＣＳ）デバイス、無線通信デバイスを組み込むＰＤＡデバイス、モバイル又はポータブルの全地球測位システム（ＧＰＳ）デバイス、ＧＰＳ受信機又は送受信機又はチップを組み込むデバイス、ＲＦＩＤ要素又はチップを組み込むデバイス、複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）送受信機又はデバイス、単一入力複数出力（ＳＩＭＯ）送受信機又はデバイス、複数入力単一出力（ＭＩＳＯ）送受信機又はデバイス、１つ以上の内部アンテナ及び／又は外部アンテナを有するデバイス、デジタルビデオ放送（Digital Video Broadcast、ＤＶＢ）デバイス又はシステム、マルチスタンダード無線デバイス又はシステム、有線又は無線ハンドヘルドデバイス、例えば、スマートフォン、無線アプリケーションプロトコル（ＷＡＰ）デバイスなどと関連して使用されてもよい。
【】
いくつかの態様は、１つ以上のタイプの無線通信信号及び／又はシステム、例えば、無線周波数（ＲＦ）、赤外線（ＩＲ）、周波数分割多重（Frequency-Division Multiplexing、ＦＤＭ）、直交ＦＤＭ（Orthogonal FDM、ＯＦＤＭ）、直交周波数分割多元接続（Orthogonal Frequency-Division Multiple Access、ＯＦＤＭＡ）、空間分割多元接続（Spatial Divisional Multiple Access、ＳＤＭＡ）、ＦＤＭ時分割多重（Time-Division Multiplexing、ＴＤＭ）、時分割多元接続（Time-Division Multiple Access、ＴＤＭＡ）、マルチユーザＭＩＭＯ（Multi-User MIMO、ＭＵ－ＭＩＭＯ）、拡張ＴＤＭＡ（Extended ＴＤＭＡ、Ｅ－ＴＤＭＡ）、汎用パケット無線サービス（General Packet Radio Service、ＧＰＲＳ）、拡張ＧＰＲＳ（extended GPRS）、符号分割多元接続（Code-Division Multiple Access、ＣＤＭＡ）、広帯域ＣＤＭＡ（ＷＣＤＭＡ（登録商標））、ＣＤＭＡ２０００、シングルキャリアＣＤＭＡ、マルチキャリアＣＤＭＡ、マルチキャリア変調（Multi-Carrier Modulation、ＭＤＭ）、離散マルチトーン（Discrete Multi-Tone、ＤＭＴ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、全地球測位システム（ＧＰＳ）、Ｗｉ－Ｆｉ、Ｗｉ－Ｍａｘ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）ＴＭ、ウルトラワイドバンド（Ultra-Wideband、ＵＷＢ）、グローバルシステムフォーモバイルコミュニケーション（Global System for Mobile communication、ＧＳＭ）、２Ｇ、２．５Ｇ、３Ｇ、３．５Ｇ、４Ｇ、第５世代（５Ｇ）モバイルネットワーク、３ＧＰＰ、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）、ＬＴＥアドバンスト、エンハンストデータレートフォーＧＳＭエボリューション（Enhanced Data rates for GSM Evolution、ＥＤＧＥ）などと関連して使用されてもよい。他の態様が、例えば、ミリ波及びサブミリ波（sub-mmWave）ベースの通信に関連づけられた様々な他のデバイス、システム、及び／又はネットワークにおいて使用されてもよい。
【】
用語「無線デバイス」は、本明細書で用いられるとき、例えば、無線通信が可能なデバイス、無線通信が可能な通信デバイス、無線通信が可能な通信局、無線通信が可能なポータブル又は非ポータブルデバイスなどを含む。いくつかの例示的な態様において、無線デバイスは、コンピュータと一体化された周辺機器又はコンピュータにアタッチされた周辺機器でもよく、あるいはこれらを含んでもよい。いくつかの例示的な態様において、用語は「無線デバイス」は、無線サービスを任意で含んでもよい。
【】
用語「通信する」は、通信信号に関して本明細書で用いられるとき、通信信号を送信すること及び／又は通信信号を受信することを含む。例えば、通信信号を通信することができる通信ユニットは、通信信号を少なくとも１つの他の通信ユニットに送信するための送信機、及び／又は少なくとも１つの他の通信ユニットから通信信号を受信するための通信受信機を含むことができる。動詞の、通信する、は、送信するアクション及び／又は受信するアクションを参照するために使用されることがある。一例において、フレーズ「信号を通信する」は、第１のデバイスにより信号を送信するアクションを参照することがあり、必ずしも第２のデバイスにより信号を受信するアクションを含まなくてもよい。別の例では、フレーズ「信号を通信する」は、第１のデバイスにより信号を受信するアクションを参照することがあり、必ずしも第２のデバイスにより信号を送信するアクションを含まなくてもよい。
【】
いくつかの例示的な態様は、ＷＬＡＮ、例えば、ＷｉＦｉネットワークと関連して使用されてもよい。他の態様が、任意の他の適切な無線通信ネットワーク、例えば、無線エリアネットワーク、「ピコネット」、ＷＰＡＮ、ＷＶＡＮなどと関連して使用されてもよい。
【】
いくつかの例示的な態様は、４５ギガヘルツ（ＧＨｚ）、例えば６０ＧＨｚを超える周波数帯上で、又はテラヘルツ周波数帯の範囲内で（例えば、３００ＧＨｚと１０ＴＨｚとの間で）通信する無線通信ネットワークと関連して使用されてもよい。しかしながら、他の態様が、任意の他の適切な無線通信周波数帯、例えば、極高周波（Extremely High Frequency、ＥＨＦ）帯（ミリメートル波（ミリ波）周波数帯）、例えば、２０ＧＨｚと３００ＧＨｚとの間の周波数帯、４５ＧＨｚを超える周波数帯、２０ＧＨｚ未満の周波数帯、例えば、サブ１ＧＨｚ（Ｓ１Ｇ）帯、２．４ＧＨｚ帯、５ＧＨｚ帯、ＷＬＡＮ周波数帯、ＷＰＡＮ周波数帯、ＷＧＡ仕様に従った周波数帯などの中の周波数帯を利用して実施されてもよい。
【】
本明細書で用いられるとき、用語「回路網」は、例えば、１つ以上のソフトウェア又はファームウェアプログラムを実行する特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、集積回路、電子回路、プロセッサ（共有、専用、又はグループ）、及び／又はメモリ（共有、専用、又はグループ）、組み合わせ論理回路、及び／又は記載された機能性を提供する他の適切なハードウェアコンポーネントを参照することがあり、あるいはこれらの一部でもよく、あるいはこれらを含んでもよい。いくつかの態様において、回路網は、少なくとも部分的にハードウェアで動作可能な論理を含んでもよい。いくつかの態様において、回路網は、無線仮想マシン（radio virtual machine、ＲＶＭ）の一部として、及び／又はその形態で、例えば、１つ以上の無線コンポーネントの１つ以上の動作及び／又は機能性を構成するためのコードを実行するように構成された無線プロセッサ（Radio processor、ＲＰ）の一部として実装されてもよい。
【】
用語「論理」は、例えば、計算装置の回路網に埋め込まれた計算論理、及び／又は計算装置のメモリに記憶された計算論理を参照することがある。例えば、論理は、計算機能及び／又は動作を遂行するための計算論理を実行するために、計算装置のプロセッサによりアクセス可能でもよい。一例において、論理は、様々なタイプのメモリ及び／又はファームウェア、例えば、様々なチップ及び／又はプロセッサのシリコンブロックに埋め込まれてもよい。論理は、様々な回路、例えば、無線回路、受信機回路、制御回路、送信機回路、送受信機回路、プロセッサ回路などに含まれてもよく、かつ／あるいはその一部として実装されてもよい。一例において、論理は、ランダムアクセスメモリ、読取専用メモリ、プログラマブルメモリ、磁気メモリ、フラッシュメモリ、永続メモリなどを含む揮発性メモリ及び／又は不揮発性メモリに埋め込まれてもよい。論理は、例えば論理を実行するために必要に応じて、１つ以上のプロセッサにより、１つ以上のプロセッサに結合されたメモリ、例えばレジスタ、バッファ、スタック等を使用して実行されてもよい。
【】
用語「アンテナ」は、本明細書で用いられるとき、１つ以上のアンテナ素子、コンポーネント、ユニット、アセンブリ、及び／又はアレイの任意の適切な構成、構造、及び／又は配置を含むことができる。いくつかの態様において、アンテナは、別個の送信アンテナ素子及び受信アンテナ素子を使用して、送信機能及び受信機能を実現してもよい。いくつかの態様において、アンテナは、共通の及び／又は統合された送信／受信素子を使用して、送信機能及び受信機能を実現してもよい。アンテナは、例えば、フェーズドアレイアンテナ、単一素子アンテナ、切り替えビームアンテナのセットなどを含んでもよい。
【】
フレーズ「ピアツーピア（ＰＴＰ）通信」は、本明細書で用いられるとき、デバイス間の無線リンク（「ピアツーピアリンク」）上のデバイスツーデバイス（device-to-device）通信に関連し得る。ＰＴＰ通信は、例えば、ワイファイダイレクト（WiFi Direct、ＷＦＤ）通信、例えば、ＷＦＤピアツーピア（Ｐ２Ｐ）通信、サービス品質（ＱｏＳ）基本サービスセット（basic service set、ＢＳＳ）内の直接リンク上の無線通信、トンネリングダイレクトリンクセットアップ（tunneled direct-link setup、ＴＤＬＳ）リンク、独立基本サービスセット（ＩＢＳＳ）内のＳＴＡツーＳＴＡ通信などを含むことができる。
【】
いくつかの例示的な態様は、本明細書においてＷｉＦｉ通信に関して説明されている。しかしながら、他の態様が、任意の他の通信方式、ネットワーク、標準、及び／又はプロトコルに関して実施されてもよい。
【】
いくつかの例示的な態様において、無線通信デバイスは、例えば上述したように、ミリメートル波（ミリ波）又はサブミリ波無線フロントエンドモジュール（ＲＦＥＭ）を実装することができる。
【】
ミリメートル波は、約３０ＧＨｚ～約３００ＧＨｚに及ぶ周波数範囲として定義され得、実際に現在、いくつかの個別の免許要の周波数帯及び免許不要の周波数帯をカバーしている。サブミリメートル波（Sub-millimeter wave）は、テラヘルツ帯（０．３ＴＨｚ～１０ＴＨｚ）に及ぶ周波数範囲として定義され得る。ミリ波通信と同様に、テラヘルツ帯におけるサブミリ波通信は、基地局及びチップツーチップ通信の間で大きい帯域幅の信号を転送するためのモバイルバックホールとして使用することができる。
【】
現在利用可能な免許不要のミリ波周波数帯域は、６０ＧＨｚ付近である。免許要の周波数帯は、２８ＧＨｚ、３９ＧＨｚ、７３ＧＨｚ、及び１２０ＧＨｚを含む可能性がある。これらの帯域の可用性と各々の特定の周波数範囲は規制管轄によって変わり、いくつかの場合（特に免許要の帯域の運用について）、いくつかの国では規制に関して有意な不確実性が依然として存在する。テラヘルツ帯においてサブミリ波未満通信を使用する通信試験が進行中である。ミリ波ベース及びサブミリ波ベースの通信に関連する課題には、電力消費の増大、限られた範囲、トレースの代わりに通常のケーブルを使用することによる信号損失、及びビームフォーミングのための複数アンテナの統合による課題が含まれる。これらの課題の一部（例えば、テラヘルツ帯で動作するサブミリ波通信システムの電力消費の増大に関連する）は、いくつかの態様により本明細書で前に論じられたように本開示において対処される。
【】
補注及び例
本願で説明される方法、システム、及びデバイスの実施形態のさらなる例には、以下の非限定的な構成が含まれる。非限定的な例の各々は自立することができ、あるいは、又は本開示を通して提供された他の例のうちの任意の１つ以上と任意の並べ替え又は組み合わせで組み合わせられてもよい。
【】
態様が特定の例示的な態様を参照して説明されたが、様々な修正及び変更が、本開示のより広い主旨及び範囲から逸脱することなくこれらの態様になされ得ることは明らかであろう。したがって、明細書及び図面は、限定的な意味でなく例示的な意味で解釈されるべきである。本明細書の一部を形成する添付の図面は、限定でなく例示として、主題事項が実施され得る特定の態様を示している。例示された態様は、当業者が本明細書に開示される教示を実施できるように十分詳細に説明されている。これらから、本開示の範囲から逸脱することなく構造的及び論理的な代替及び変更がなされ得るように、他の態様が利用され、導出され得る。したがって、この詳細な説明は限定的な意味で解釈されるべきでなく、様々な態様の範囲は、添付の特許請求の範囲が権利を有する同等物の全範囲と共に、添付の特許請求の範囲によってのみ定義される。
【】
発明主題事項の態様は、本明細書において、単に簡便さのため、かつ複数の態様又は発明概念が実際に開示されている場合に本出願の範囲を単一の態様又は発明概念に自発的に限定する意図なく、用語「態様」によって個々に及び／又は集合的に参照されることがある。したがって、特定の態様が本明細書において例示及び説明されたが、同じ目的を達成するように計算されたいずれの配置も、示された特定の態様の代わりにされ得ることを理解されたい。様々な態様の任意の及び全ての適合又はバリエーションをカバーすることを意図している。の態様の組み合わせ、及び本明細書に具体的に記載されていない他の態様が、説明を検討することにより当業者に明らかとなろう。
【】
本文献において、用語「ａ」又は「ａｎ」は、特許文献において一般的であるように、「少なくとも１つ」又は「１つ以上」の任意の他の例又は使用法とは独立して、１つ又は１つより多くを含むために用いられている。本文献において、用語「又は」は、非排他的な又はを参照するために用いられており、それにより、「Ａ又はＢ」は、別段示されない限り、「ＢでなくＡ」、「ＡでなくＢ」、及び「Ａ及びＢ」を含む。本文献において、用語「including」及び「in which」は、それぞれの用語「comprising」及び「wherein」の平易な英語の同等物として用いられている。また、以下の特許請求の範囲において、用語「including」及び「comprising」はオープンエンドであり、すなわち、請求項において係る用語の後に列挙された要素に加えて要素を含むシステム、ＵＥ、物品、組成物、製法、又はプロセスは、依然としてその請求項の範囲内に入るものとみなされる。さらに、以下の特許請求の範囲において、用語「第１」、「第２」、及び「第３」等は単にラベルとして用いられており、それらの対象に数値的要件を課すことを意図するものではない。
【】
本開示の要約書は、読者が技術的開示の性質を迅速に確認できるように提供される。要約書は、特許請求の範囲の範囲又は意味を解釈又は限定するために使用されないという理解と共に提示されている。さらに、前述の詳細な説明において、様々な特徴が、開示を合理化する目的で単一の態様に一緒にグループ化されていることが分かる。この開示の方法は、請求される態様が各請求項において明示的に記載されているよりも多くの特徴を必要とするという意図を反映するものとして解釈されるべきではない。むしろ、以下の特許請求の範囲が反映するように、発明主題事項は、単一の開示された態様の全ての特徴よりも少ない中にある。したがって、以下の特許請求の範囲は、各請求項が別個の態様として自立して、本詳細な説明にここで組み込まれる。
【】
以下では、本明細書で論じられる方法、マシン読取可能媒体、及びシステム（例えば、マシン、デバイス、又は他の装置）の様々な例について記載する。
【】
例１は、通信デバイスの装置であり、当該装置は、アンテナアレイと、前記アンテナアレイに結合され、前記アンテナアレイで受信した受信信号に基づいてビームトラッキングアルゴリズムを初期化し、ビームトラッキングに使用されるアンテナ位相は、ビームトラッキング結果を生成するために、上方位相制限（upper phase limit）及び下方位相制限（lower phase limit）を含む所定の制限セットに基づき、前記ビームトラッキング結果に基づいて較正ベクトルを生成し、前記較正ベクトルに基づいて適合されたコードブックを使用して後の送信（subsequent transmissions）を受信するように構成された処理回路と、を含む。
【】
例２において、例１の対象事項は、前記処理回路はさらに、最良ビーム方向と前記ビームトラッキング結果との間の位相差を計算するように構成され、前記較正ベクトルは前記位相差に基づくことを含む。
【】
例３において、例１～２のいずれか１つに記載の対象事項は、前記上方位相制限及び前記下方位相制限のうちの少なくとも１つは、熱的加熱に起因して生成され得る最大位相誤差に基づいて設定されることを含む。
【】
例４において、例１～３のいずれか１つに記載の対象事項は、前記上方位相制限及び前記下方位相制限のうちの少なくとも１つは、前記アンテナアレイのアンテナ素子の最大発散（maximum divergence）に基づいて設定されることを含む。
【】
例５において、例１～４のいずれか１つに記載の対象事項は、前記受信信号はパイロット信号を含まないことを含む。
【】
例６において、例１～５のいずれか１つに記載の対象事項は、前記ビームトラッキングアルゴリズムは、前記処理回路により出力される信号の出力電力を最大化するアンテナ重みに基づくことを含む。
【】
例７において、例６に記載の対象事項は、前記ビームトラッキングアルゴリズムは等利得合成手法を含むことを含む。
【】
例８において、例１～７のいずれか１つに記載の対象事項は、当該装置はフルデジタル受信機に含まれることを含む。
【】
例９は、通信デバイスの装置であり、当該装置は、アンテナアレイと、前記アンテナアレイに結合され、送信セクタスイープを実行して最良送信方向を決定し、前記最良送信方向に基づいて受信セクタスイープを実行し、前記最良送信方向及び最良受信機方向を使用して、受信機における信号対雑音比を測定し、前記信号対雑音比に基づいて、後の送信のための電力割り当てを計算するように構成されたベースバンド回路と、を含む。
【】
例１０において、例１０に記載の対象事項は、前記ベースバンド回路はさらに、通信デバイスの送信アンテナアレイ及び受信アンテナアレイのジオメトリに基づいて縮小チャネル行列を生成するように構成されることを含む。
【】
例１１において、例１０に記載の対象事項は、前記ベースバンド回路はさらに、前記縮小チャネル行列に基づいてフルチャネル行列の近似値を生成するように構成されることを含む。
【】
例１２において、例１０に記載の対象事項は、前記ベースバンド回路はさらに、前記縮小チャネル行列に基づいて複数のデータストリームを多重化するように構成されることを含む。
【】
例１３において、例１２に記載の対象事項は、前記多重化のためのプリコーダは、前記縮小チャネル行列から抽出されたチャネルの固有ベクトルであることを含む。
【】
例１４において、例１０に記載の対象事項は、前記縮小チャネル行列はさらに、前記送信アンテナアレイと前記受信アンテナアレイとの間の選択された距離に基づくことを含む。
【】
例１５において、例１４に記載の対象事項は、前記ベースバンド回路はさらに、前記信号対雑音比に基づいて前記距離を推定するように構成されることを含む。
【】
例１６において、例９～１５のいずれか１つに記載の対象事項は、前記電力割り当てを計算することは、注水アルゴリズムを実行することを含むことを含む。
【】
例１７において、例１６に記載の対象事項は、注水は、適応的なストリーム数を有する多重化されたストリームにわたって適用されることを含む。
【】
例１８において、例１７に記載の対象事項は、前記適応的なストリーム数は前記信号対雑音比に基づくことを含む。
【】
例１９において、例９～１８のいずれか１つに記載の対象事項は、電力は、アクティブストリームに等しく割り当てられることを含む。
【】
例２０において、例１９に記載の対象事項は、前記アクティブストリームの数は前記信号対雑音比に基づいて決定されることを含む。
【】
例２１において、例９～２０のいずれか１つに記載の対象事項は、前記ベースバンド回路はさらに、受信セクタスイーピングの後、複数ストリームのＭＩＭＯ検出を実行するように構成されることを含む。
【】
例２２は、通信デバイスの装置であり、当該装置は、アンテナ素子のアレイであり、前記アレイは、少なくとも１つの軌道角運動量（ＯＡＭ）モードを生成するように配置される、アレイと、前記アンテナアレイに結合され、検出されたパス損失及びチャネル状態のうちの少なくとも１つに基づいて、近隣デバイスに対する通信が見通し線（ＬｏＳ）であるかどうかを検出し、通信がＬｏＳであると検出することに応答して、後の送信のためのＯＡＭモード数を選択するように構成された処理回路と、を含む。
【】
例２３において、例２２に記載の対象事項は、前記処理回路はさらに、前記選択されたＯＡＭモード数の間で電力を割り当てるように構成されることを含む。
【】
例２４において、例２３に記載の対象事項は、前記割り当ては注水アルゴリズムに従うことを含む。
【図】
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【国際調査報告】

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