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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】2023-10-13
(54)【発明の名称】スパースアンテナアレイを使用したビーム管理
(51)【国際特許分類】
H04B 7/024 20170101AFI20231005BHJP
H04B 7/06 20060101ALI20231005BHJP
H04W 84/06 20090101ALI20231005BHJP
H04W 16/28 20090101ALI20231005BHJP
H04W 16/32 20090101ALI20231005BHJP
H04W 28/02 20090101ALI20231005BHJP
H04W 36/22 20090101ALI20231005BHJP
H04W 64/00 20090101ALI20231005BHJP
【ＦＩ】
H04B7/024
H04B7/06 952
H04B7/06 956
H04B7/06 958
H04W84/06
H04W16/28
H04W16/32
H04W28/02
H04W36/22
H04W64/00
【審査請求】未請求
【予備審査請求】有
(21)【出願番号】P 2023514429
(86)(22)【出願日】2021-09-02
(85)【翻訳文提出日】2023-03-31
(86)【国際出願番号】 US2021048913
(87)【国際公開番号】W WO2022051535
(87)【国際公開日】2022-03-10
(31)【優先権主張番号】63/075,026
(32)【優先日】2020-09-04
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】513180451
【氏名又は名称】ヴィアサット，インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】ＶｉａＳａｔ，Ｉｎｃ．
(74)【代理人】
【識別番号】110002848
【氏名又は名称】弁理士法人ＮＩＰ＆ＳＢＰＪ国際特許事務所
(74)【代理人】
【識別番号】100196449
【弁理士】
【氏名又は名称】湯澤 亮
(72)【発明者】
【氏名】グレインキー、ブライアン ジー．
(72)【発明者】
【氏名】バチガルピ、ジョン
(72)【発明者】
【氏名】ロビンソン、パーカー
【テーマコード（参考）】
5K067
【Ｆターム（参考）】
5K067AA11
5K067EE02
5K067EE08
5K067EE10
5K067JJ51
5K067JJ73
5K067KK02
5K067KK03
(57)【要約】
方法、システム、及びデバイス通信が記載される。端末は地理的領域で識別され得る。第１のビーム係数は、アンテナアレイにわたって異なるアンテナの要素間間隔を有するアンテナアレイに対して決定され得る。第１のビーム係数は、端末のための第１のビームを形成するために使用され得、第１のビームのカバレージエリアは、地理的領域を包含し得る。第１のビームは、端末と通信するために使用され得る。第１のビームの利用率が閾値を超えることに基づいて、アンテナアレイに対する第２のビーム係数が決定され得る。第２のビーム係数は、第２のビームを形成するために使用され得、第２のビームのカバレージエリアは、第１のビームのカバレージエリアとは異なり得る。第２のビームは、端末と通信するために使用され得る。
【選択図】図７Ｂ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
通信方法であって、地理的領域（１５５）内の端末（１２０）を識別するステップと、
アンテナアレイ（１０５）に対して、前記端末（１２０）のための第１のビーム（６１９）を形成するために第１のビーム係数を決定するステップであって、前記第１のビーム（６１９）のカバレージエリア（６６５）は前記地理的領域（１５５）を包含しており、前記アンテナアレイ（１０５）のアンテナ（１１０）の要素間間隔は、前記アンテナアレイ（１０５）にわたって異なる、ステップと、
前記第１のビーム（６１９）を使用して前記端末（１２０）と通信するステップと、
前記第１のビーム（６１９）の利用率が閾値を超えたと決定するステップと、
前記アンテナアレイ（１０５）に対して、前記第１のビーム（６１９）の利用率が前記閾値を超えることに少なくとも部分的に基づいて、第２のビーム（６１７）の第２のビーム係数を決定するステップであって、前記第２のビーム（６１７）のカバレージエリア（６６０）は、前記第１のビーム（６１９）の前記カバレージエリア（６６５）とは異なる、ステップと、
前記第２のビーム（６１７）を使用して前記端末（１２０）と通信するステップと、を含む、方法。
【請求項2】
前記第１のビーム係数に少なくとも部分的に基づいて前記第１のビーム（６１９）を形成するステップであって、前記第２のビーム（６１７）のカバレージエリア（６６０）は、前記第１のビーム（６１９）のカバレージエリア（６６５）内に中心を有する、ステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記地理的領域（１５５）内にある複数の端末（１２０）を識別するステップであって、前記複数の端末（１２０）は、前記端末（１２０）を含む、ステップと、前記第１のビーム（６１９）を使用して前記複数の端末（１２０）と通信するステップであって、前記第１のビーム（６１９）の利用率は、前記複数の端末（１２０）と通信することに少なくとも部分的に基づいて、前記閾値を超えると判定される、ステップと、を更に含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項4】
前記第１のビーム（６１９）の利得は、前記第２のビーム（６１７）の利得よりも低い、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項5】
前記地理的領域（１５５）内にある複数の端末（１２０）を識別するステップであって、前記複数の端末（１２０）は、前記端末（１２０）を含む、ステップと、前記アンテナアレイ（１０５）に対して、前記第１のビーム（６１９）のカバレージエリア（６６５）内にそれぞれ中心を有するそれぞれのカバレージエリアを有する前記複数の端末（１２０）のための複数のビーム（６１７）を形成するために複数のビーム係数を決定するステップであって、前記複数のビーム（６１７）のそれぞれのカバレージエリアは、前記複数の端末（１２０）のそれぞれの位置に対応し、前記複数のビーム係数は、前記第２のビーム係数を含む、ステップと、を更に含む、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項6】
前記地理的領域（１５５）内の追加の端末（１２０）を識別するために前記第１のビーム（６１９）中の通信リソースを予約するステップを更に含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項7】
前記第２のビーム（６１７）のカバレージエリア（６６０）は、前記端末（１２０）の位置に対応しており、前記方法は、前記地理的領域（１５５）内にある第２の端末（１２０）を識別するステップと、
前記アンテナアレイ（１０５）に対して、前記第２の端末（１２０）のための第３のビーム（７１７）を形成するために第３のビーム係数を決定するステップであって、前記第３のビーム（７１７）のカバレージエリア（７６０）は、前記第２の端末（１２０）の位置に対応する、ステップと、を更に含む、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項8】
前記端末（１２０）及び前記第２の端末（１２０）を識別することに少なくとも部分的に基づいて、前記端末（１２０）の第１の測位情報と前記第２の端末（１２０）の第２の測位情報とを受信するステップを更に含み、前記第２のビーム係数及び前記第３のビーム係数は、前記第１の測位情報及び前記第２の測位情報に少なくとも部分的に基づいて決定される、請求項７に記載の方法。
【請求項9】
前記端末（１２０）及び前記第２の端末（１２０）を識別することに少なくとも部分的に基づいて、前記端末（１２０）から第１の基準信号を受信し、前記第２の端末（１２０）から第２の基準信号を受信するステップを更に含み、前記第２のビーム係数及び前記第３のビーム係数は、前記第１の基準信号及び前記第２の基準信号に少なくとも部分的に基づいて決定される、請求項７に記載の方法。
【請求項10】
前記第３のビーム（７１７）を使用して前記第２の端末（１２０）と通信するステップを更に含み、前記第２のビーム（６１７）を使用して前記端末（１２０）と通信し、かつ前記第３のビーム（７１７）を使用して前記第２の端末（１２０）と通信するステップは、前記アンテナアレイ（１０５）において信号を検出するステップであって、前記検出された信号は、前記端末（１２０）から送信され、かつ前記アンテナアレイ（１０５）において検出された第１の信号のそれぞれのコンポーネント（３２５）と、前記第２の端末（１２０）から送信され、かつ前記アンテナアレイ（１０５）において検出された第２の信号のそれぞれのコンポーネント（３３０）とを含む、ステップと、
前記端末（１２０）のための第１のビーム信号（３７５）を取得するために、前記第２のビーム係数を前記検出された信号に適用し、かつ前記第２の端末（１２０）のための第２のビーム信号（３７５）を取得するために、前記第３のビーム係数を前記検出された信号に適用するステップと、を更に含む、請求項７～９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項11】
第１の送信器（１２０）から受信された第１の信号、第２の送信器（１２０）から受信された第２の信号、前記第１の送信器（１２０）の位置、及び前記第２の送信器（１２０）の位置に少なくとも部分的に基づいて、前記アンテナアレイ（１０５）の前記アンテナ（１１０）の位置を決定することを更に含む、請求項１～１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項12】
前記第２のビーム（６１７）のカバレージエリア（６６０）は、前記端末（１２０）の位置に対応しており、前記方法は、前記アンテナアレイ（１０５）に対して、前記第２のビーム（６１７）を形成することに少なくとも部分的に基づいて、前記第２のビーム（６１７）のカバレージエリア（６６０）を調整するために第３のビーム係数を決定するステップであって、前記第２のビーム（６１７）の調整されたカバレージエリア（６６０）は、前記端末（１２０）の第２の位置に対応する、ステップ、を更に含む、請求項１～１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項13】
前記第２のビーム（６１７）のカバレージエリア（６６０）は、前記第２のビーム係数に少なくとも部分的に基づく第１のサイズを有し、前記第２のビーム（６１７）の前記調整されたカバレージエリア（７６０）は、前記第３のビーム係数に少なくとも部分的に基づく第２のサイズを有する、請求項１２に記載の方法。
【請求項14】
前記第２のビーム（６１７）のカバレージエリア（６６０）内にある第２の端末（１２０）を識別するステップであって、前記端末（１２０）の位置は、前記第２の端末（１２０）の位置から第１の距離にある、ステップと、前記アンテナアレイ（１０５）に対して、前記第２の端末（１２０）を識別することに少なくとも部分的に基づいて、前記第２の端末（１２０）の位置に少なくとも部分的に基づく前記第２のビーム（６１７）の調整されたカバレージエリア（６６０）に関連付けられる第３のビーム係数を決定するステップと、を更に含む、請求項１～１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項15】
前記第２のビーム（６１７）のカバレージエリア（６６０）内にある第２の端末（１２０）を識別することであって、前記端末（１２０）の位置は、前記第２の端末（１２０）の位置から第１の距離にある、ステップと、前記端末（１２０）の位置と前記第２の端末（１２０）の位置との間の距離の変化を決定するステップと、
前記アンテナアレイ（１０５）に対して、前記距離の変化に少なくとも部分的に基づいて、前記第２のビーム（６１７）のカバレージエリア（６６０）のサイズを調整する第３のビーム係数を決定するステップと、を更に含む、請求項１～１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項16】
前記第２のビーム（６１７）のカバレージエリア（６６０）内にある第２の端末（１２０）を識別するステップであって、前記端末（１２０）の位置は、前記第２の端末（１２０）の位置から第１の距離にある、ステップと、前記端末（１２０）の位置と前記第２の端末（１２０）の位置との間の距離の変化を決定するステップと、
前記アンテナアレイ（１０５）に対して、前記第２の端末（１２０）のための第３のビーム（７１７）を形成するために第３のビーム係数を決定するステップであって、前記第３のビーム（７１７）のカバレージエリア（７６０）は、前記第２の端末（１２０）の位置に対応する、ステップと、を更に含む、請求項１～１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項17】
前記第２のビーム（６１７）のカバレージエリア（６６０）内にある第２の端末（１２０）を識別するステップと、前記第２のビーム（６１７）を使用して前記第２の端末（１２０）と通信するステップと、を更に含む、請求項１～１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項18】
前記第１のビーム係数を決定することに少なくとも部分的に基づいて、前記アンテナアレイ（１０５）において検出された信号に、ビーム係数の複数のセットを適用するステップであって、前記ビーム係数の複数のセットに従って前記第２のビーム（６１７）に対して複数のカバレージエリア（６６０）が形成され、前記複数のカバレージエリア（６６０）の各カバレージエリア（６６０）は、異なる地理的領域（１５５）をカバーしており、前記複数のカバレージエリア（６６０）は、前記第２のビーム（６１７）のカバレージエリア（６６０）を含み、前記ビーム係数の複数のセットは、前記第２のビーム係数を含む、ステップと、前記複数のカバレージエリア（６６０）の各カバレージエリア（６６０）に対して、前記端末（１２０）から送信され、かつ前記ビーム係数の複数のセットに関連付けられたそれぞれのビーム信号において受信された信号の信号品質を決定するステップと、
前記ビーム係数の複数のセットのうちのビーム係数の他のセットに従って受信された信号の信号品質に対する、前記第２のビーム係数に従って受信された信号の信号品質に少なくとも部分的に基づいて、前記第２のビーム係数を選択するステップと、を更に含む、請求項１～１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項19】
信号の信号品質は、前記信号のビット誤り率、前記信号の信号対雑音比、前記信号の信号対干渉プラス雑音比、又はそれらの組み合わせに少なくとも部分的に基づいて決定される、請求項１８に記載の方法。
【請求項20】
通信ネットワーク（２００）であって、地理的領域（１５５）内にある端末（１２０）を識別するように構成された信号検出器（２４０）と、
ビームマネージャ（２２０）であって、アンテナアレイ（１０５）に対して、前記端末（１２０）のための第１のビーム（６１９）を形成するために第１のビーム係数を決定し、前記第１のビーム（６１９）のカバレージエリア（６６５）は、前記地理的領域（１５５）を包含しており、前記アンテナアレイ（１０５）のアンテナ（１１０）の要素間間隔は、前記アンテナアレイ（１０５）にわたって異なる、ビームマネージャ（２２０）と、
前記第１のビーム（６１９）を使用して前記端末（１２０）と通信することと、前記第１のビーム（６１９）の利用率が閾値を超えたと判定することと、を行うように構成された通信マネージャ（２５０）と、を備え、
前記ビームマネージャ（２２０）は、前記アンテナアレイ（１０５）に対して、前記第１のビーム（６１９）の利用率が前記閾値を超えることに少なくとも部分的に基づいて、第２のビーム（６１７）の第２のビーム係数を決定するように更に構成されており、前記第２のビーム（６１７）のカバレージエリア（６６０）は、前記第１のビーム（６１９）の前記カバレージエリア（６６５）とは異なり、
前記通信マネージャ（２５０）は、前記第２のビーム（６１７）を使用して前記端末（１２０）と通信するように更に構成されている、通信ネットワーク（２００）。
【請求項21】
前記ビームマネージャ（２２０）は、前記第１のビーム係数に少なくとも部分的に基づいて前記第１のビーム（６１９）を形成するように更に構成されており、前記第２のビーム（６１７）のカバレージエリア（６６０）は、前記第１のビーム（６１９）のカバレージエリア（６６５）内にある中心を有する、請求項２０に記載の通信ネットワーク（２００）。
【請求項22】
前記信号検出器（２４０）は、前記地理的領域（１５５）内にある複数の端末（１２０）を識別するように更に構成されており、前記複数の端末（１２０）は、前記端末（１２０）を含み、前記通信マネージャ（２５０）は、前記第１のビーム（６１９）を使用して前記複数の端末（１２０）と通信するように更に構成されており、前記第１のビーム（６１９）の利用率は、前記複数の端末（１２０）と通信することに少なくとも部分的に基づいて前記閾値を超えていると判定される、請求項２０又は２１に記載の通信ネットワーク（２００）。
【請求項23】
前記信号検出器（２４０）は、前記地理的領域（１５５）内にある複数の端末（１２０）を識別するように更に構成されており、前記複数の端末（１２０）は、前記端末（１２０）を含み、前記ビームマネージャ（２２０）は、前記アンテナアレイ（１０５）に対して、前記第１のビーム（６１９）のカバレージエリア（６６５）内にそれぞれ中心を有するそれぞれのカバレージエリアを有する前記複数の端末（１２０）のための複数のビーム（６１７）を形成するために複数のビーム係数を決定するように更に構成されており、前記複数のビーム（６１７）のそれぞれのカバレージエリアは、前記複数の端末（１２０）のそれぞれの位置に対応しており、前記複数のビーム係数は、前記第２のビーム係数を含む、請求項２０～２２のいずれか一項に記載の通信ネットワーク（２００）。
【請求項24】
前記通信マネージャ（２５０）は、前記地理的領域（１５５）内の追加の端末（１２０）を識別するために、前記第１のビーム（６１９）中の通信リソースを予約するように更に構成されている、請求項２０～２３のいずれか一項に記載の通信ネットワーク（２００）。
【請求項25】
前記第２のビーム（６１７）のカバレージエリア（６６０）は、前記端末（１２０）の位置に対応しており、前記信号検出器（２４０）は、前記地理的領域（１５５）内にある第２の端末（１２０）を識別するように更に構成されており、
前記ビームマネージャ（２２０）は、前記アンテナアレイ（１０５）に対して、前記第２の端末（１２０）のための第３のビーム（７１７）を形成するために第３のビーム係数を決定するように更に構成されており、前記第３のビーム（７１７）のカバレージエリア（７６０）は、前記第２の端末（１２０）の位置に対応する、請求項２０～２４のいずれか一項に記載の通信ネットワーク（２００）。
【請求項26】
第１の送信器（１２０）から受信された第１の信号、第２の送信器（１２０）から受信された第２の信号、前記第１の送信器（１２０）の位置、及び前記第２の送信器（１２０）の位置に少なくとも部分的に基づいて、前記アンテナアレイ（１０５）の前記アンテナ（１１０）の位置を決定するように構成された測位コンポーネント（２４５）を更に備える、請求項２０～２５のいずれか一項に記載の通信ネットワーク（２００）。
【請求項27】
前記第２のビーム（６１７）のカバレージエリア（６６０）は、前記端末（１２０）の位置に対応しており、前記ビームマネージャ（２２０）は、前記アンテナアレイ（１０５）に対して、前記第２のビーム（６１７）を形成することに少なくとも部分的に基づいて、前記第２のビーム（６１７）のカバレージエリア（６６０）を調整するための第３のビーム係数を決定するように更に構成されており、前記第２のビーム（６１７）の調整されるカバレージエリア（６６０）は、前記端末（１２０）の第２の位置に対応する、請求項２０～２６のいずれか一項に記載の通信ネットワーク（２００）。
【請求項28】
前記信号検出器（２４０）は、前記第２のビーム（６１７）のカバレージエリア（６６０）内の第２の端末（１２０）を識別するように更に構成されており、前記端末（１２０）の位置は、前記第２の端末（１２０）の位置から第１の距離にあり、前記ビームマネージャ（２２０）は、前記アンテナアレイ（１０５）に対して、前記第２の端末（１２０）を識別することに少なくとも部分的に基づいて、前記第２の端末（１２０）の位置に少なくとも部分的に基づく前記第２のビーム（６１７）の調整されるカバレージエリア（６６０）に関連付けられる第３のビーム係数を決定するように更に構成されている、請求項２０～２６のいずれか一項に記載の通信ネットワーク（２００）。
【請求項29】
前記信号検出器（２４０）は、前記第２のビーム（６１７）のカバレージエリア（６６０）内の第２の端末（１２０）を識別するように更に構成されており、前記端末（１２０）の位置は、前記第２の端末（１２０）の位置から第１の距離にあり、前記通信ネットワーク（２００）は、前記端末（１２０）の位置と前記第２の端末（１２０）の位置との間の距離の変化を決定するように構成された測位コンポーネント（２４５）であって、前記ビームマネージャ（２２０）は、前記アンテナアレイ（１０５）に対して、前記距離の変化に少なくとも部分的に基づいて前記第２のビーム（６１７）のカバレージエリア（６６０）のサイズを調整する第３のビーム係数を決定するように更に構成されている、測位コンポーネント（２４５）、を更に備える、請求項２０～２６のいずれか一項に記載の通信ネットワーク（２００）。
【請求項30】
前記信号検出器（２４０）は、前記第２のビーム（６１７）のカバレージエリア（６６０）内の第２の端末（１２０）を識別するように更に構成されており、前記端末（１２０）の位置は、前記第２の端末（１２０）の位置から第１の距離にあり、前記通信ネットワーク（２００）は、前記端末（１２０）の位置と前記第２の端末（１２０）の位置との間の距離の変化を決定するように構成された測位コンポーネント（２４５）を更に備え、前記ビームマネージャ（２２０）は、前記アンテナアレイ（１０５）に対して、前記第２の端末（１２０）のための第３のビーム（７１７）を形成するために第３のビーム係数を決定するように更に構成されており、前記第３のビーム（７１７）のカバレージエリア（７６０）は、前記第２の端末（１２０）の位置に対応する、請求項２０～２６のいずれか一項に記載の通信ネットワーク（２００）。
【請求項31】
前記信号検出器（２４０）は、前記第２のビーム（６１７）のカバレージエリア（６６０）内の第２の端末（１２０）を識別するように更に構成されており、前記通信マネージャ（２５０）は、前記第２のビーム（６１７）を使用して前記第２の端末（１２０）と通信するように更に構成されている、請求項２０～２６のいずれか一項に記載の通信ネットワーク（２００）。
【請求項32】
前記ビームマネージャ（２２０）は、前記第１のビーム係数を決定することに少なくとも部分的に基づいて、前記アンテナアレイ（１０５）において検出された信号に、ビーム係数の複数のセットを適用するように更に構成されており、複数のカバレージエリア（６６０）は、前記ビーム係数の複数のセットに従って前記第２のビーム（６１７）に対して形成され、前記複数のカバレージエリア（６６０）の各カバレージエリア（６６０）は、異なる地理的領域（１５５）をカバーしており、前記複数のカバレージエリア（６６０）は、前記第２のビーム（６１７）のカバレージエリア（６６０）を含み、前記ビーム係数の複数のセットは、前記第２のビーム係数を含んでおり、前記信号検出器（２４０）は、前記複数のカバレージエリア（６６０）の各カバレージエリア（６６０）に対して、前記端末（１２０）から送信され、かつ前記ビーム係数の複数のセットに関連付けられたそれぞれのビーム信号において受信された信号の信号品質を決定するように更に構成されており、
前記ビームマネージャ（２２０）は、前記ビーム係数の複数のセットのうちのビーム係数の他のセットに従って受信された信号の信号品質に対する、前記第２のビーム係数に従って受信された信号の信号品質に少なくとも部分的に基づいて、前記第２のビーム係数を選択するように更に構成されている、請求項２０～３１のいずれか一項に記載の通信ネットワーク（２００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
以下、概して、スパースアンテナアレイを使用するビームフォーミングを含む通信に関する。
【0002】
通信デバイスは、有線接続、ワイヤレス（例えば、無線周波数（radio frequency、ＲＦ））接続、又はその両方を使用して互いに通信し得る。デバイス間のワイヤレス通信は、サービスプロバイダ、ワイヤレス技術、又はその両方のために指定されたワイヤレススペクトルを使用して実行され得る。いくつかの例では、ワイヤレス通信ネットワークを介して通信され得る情報の量は、サービスプロバイダに指定されたワイヤレススペクトルの量と、サービスが提供される領域内の周波数再利用の量とに基づく。ワイヤレス通信（例えば、セルラー通信、衛星通信など）は、周波数再利用を増加させるために、デバイス間の通信のためのビームフォーミング及び多入力多出力（multiple-input multiple-output、ＭＩＭＯ）技法を使用し得るが、衛星通信など、いくつかのタイプの通信システムにおいて高レベルの周波数再利用を提供することは課題を提示する。
【発明の概要】
【0003】
端末は地理的領域で識別され得る。第１のビーム係数は、アンテナアレイにわたって異なるアンテナの要素間間隔を有するアンテナアレイに対して決定され得る。第１のビーム係数は、端末のための第１のビームを形成するために使用され得、第１のビームのカバレージエリアは、地理的領域を包含し得る。第１のビームは、端末と通信するために使用され得る。第１のビームの利用率が閾値を超えることに基づいて、アンテナアレイに対する第２のビーム係数が決定され得る。第２のビーム係数は、第２のビームを形成するために使用され得、第２のビームのカバレージエリアは、第１のビームのカバレージエリアとは異なり得る。第２のビームは、端末と通信するために使用され得る。
【図面の簡単な説明】
【0004】
【図1】本明細書に記載される例による、スパースアンテナアレイを使用するビーム管理をサポートする衛星通信システムの一例を示す。
【図2】本明細書に記載される例による、スパースアンテナアレイを使用するビーム管理をサポートする通信ネットワークの一例を示す。
【図3】本明細書に記載される例による、スパースアンテナアレイを使用するビーム管理をサポートする通信サブシステムの例を示す。
【図4】本明細書に記載される例による、スパースアンテナアレイを使用するビーム管理をサポートする通信サブシステムの例を示す。
【図5】本明細書に記載される例による、スパースアンテナアレイを使用するビーム管理のための例示的なカバレージ図を示す。
【図6A】本明細書に記載される例による、スパースアンテナアレイを使用するビーム管理をサポートする通信サブシステムの例を示す。
【図6B】本明細書に記載される例による、スパースアンテナアレイを使用するビーム管理をサポートする通信サブシステムの例を示す。
【図7A】本明細書に記載される例による、スパースアンテナアレイを使用するビーム管理をサポートする通信サブシステムの例を示す。
【図7B】本明細書に記載される例による、スパースアンテナアレイを使用するビーム管理をサポートする通信サブシステムの例を示す。
【図8】本明細書に記載される例による、スパースアンテナアレイを使用するビーム管理のための動作のセットの例を示す。
【図9】本明細書に記載される例による、スパースアンテナアレイを使用するビーム管理のための動作のセットの例を示す。
【発明を実施するための形態】
【0005】
通信システム（例えば、衛星システム）は、ワイド通信ビーム（例えば、数十キロメートルにわたるカバレージエリアを有する）、ナロー通信ビーム（例えば、５キロメートル未満にわたるカバレージエリアを有する）、又はそれらの組み合わせを使用して端末と通信し得る。いくつかの例では、拡張技法（例えば、幾何学的解釈、幾何学的に通知されたＭＩＭＯなど）が、ナロー通信ビームを形成するために使用され得る。ナロー通信ビームは、ワイド通信ビーム内に形成され得、通信システムの容量を増加させるために、端末のための信号品質を高めるために、又はそれらの組み合わせのために使用され得る。
【0006】
通信を実行するためにワイド通信ビーム及びナロー通信ビームの両方を使用することをサポートするための技法が確立され得る。いくつかの例では、例えば、閾値を超えるワイド通信ビームの利用に基づいて、１つ以上のナロー通信ビームをいつアクティブ化すべきかを決定するための技法が確立され得る。また、ナロー通信ビームを使用して端末によって送信される信号の品質を高める（例えば、最大化する）ためにナロー通信ビームのビームカバレージエリアを再配置する（例えば、中心に置く）ための技法、並びに端末が移動するときに好ましい位置にナロー通信ビームのビームカバレージエリアを維持する（例えば、移動させることによって）ための技法が確立され得る。加えて、ナロー通信ビームの移動ビームカバレージエリアによって残されたサービス端末への追加のナロー通信ビームを形成するための技法が確立され得る。
【0007】
図１は、本明細書に記載される例による、スパースアンテナアレイを使用するビーム管理をサポートする衛星通信システム１００の一例を示している。衛星通信システム１００は、地上システム１３５、端末１２０、及び衛星システム１０１を含み得る。地上システム１３５は、衛星システム１０１と通信するように構成されたアクセスノード１４０のネットワークを含み得る。アクセスノード１４０は、対応するアクセスノード１４０から受信され、それを通して送信されるべき信号を処理するように構成されたアクセスノードトランシーバ１４５に結合され得る。アクセスノードトランシーバ１４５はまた、例えば、ネットワーク１２５と通信するためのインターフェースを提供し得るネットワークデバイス１３０（例えば、ネットワークオペレーションセンタ、衛星及びゲートウェイ端末コマンドセンタ、又は他の中央処理センタ若しくはデバイス）を介して、ネットワーク１２５（例えば、インターネット）とインターフェースするように構成され得る。
【0008】
端末１２０は、信号を衛星１０１と通信するように構成された様々なデバイスを含み得、これは、固定端末（例えば、地上静止端末）又は船舶、航空機、地上車両などにある端末などの移動端末を含み得る。ユーザ端末１２０は、衛星１０１を介してアクセスノード端末１４０とデータ及び情報を通信し得る。データ及び情報は、ネットワークデバイス１３０などの宛先デバイス、又はネットワーク１２５に関連する何らかの他のデバイス若しくは分散型サーバに通信され得る。
【0009】
衛星システム１０１は、単一の衛星、又は宇宙軌道（例えば、低地球軌道、中地球軌道、静止軌道など）に配備された衛星のネットワークを含み得る。衛星システム１０１に含まれる１つ以上の衛星は、複数のアンテナ（例えば、１つ以上のアンテナアレイ）を備えてもよい。いくつかの例では、複数のアンテナを備えた１つ以上の衛星は、各々、均等に分散されたアンテナ（アンテナ要素と呼ばれることもある）のアレイを含む１つ以上のアンテナパネルを含み得る。いくつかの例では、衛星は、広い領域にわたって不均一に分散されたアンテナを含むアンテナアレイを備えてもよい。いくつかの例では、アンテナは、有線リンク又はワイヤレスリンクを介して中央エンティティに接続され得る。大きい領域にわたってアンテナを展開することは、（例えば、均一に分散されたアンテナを有する大きいアンテナアレイを製造及び展開することに関連する制限に起因して）均一に分散されたアンテナを含むアンテナアレイに対して衛星のアンテナアレイの開口サイズを増加させ得る。いくつかの例では、各々がアンテナを含む衛星のセットは、広い領域にわたって不均一に分散され、各衛星は、中央エンティティ（例えば、中央サーバ又は地上局）と通信し得る。そのような場合、衛星のセットのアンテナは、アンテナアレイを形成するために使用され得る。いくつかの例では、各々がアンテナサブアレイを含む衛星のセットは、広い領域にわたって不均一に分散され、各衛星は、中央エンティティ（例えば、中央サーバ又は地上局）と通信し得、アンテナサブアレイは、均一に分散されたアンテナのアレイを含み得る。そのような場合、衛星のセットのアンテナサブアレイは、アンテナアレイを形成するために使用され得る。
【0010】
衛星システム１０１は、例えば、ワイヤレススペクトルが地理的エリアの異なる地理的領域において時間及び周波数において再使用されることを可能にすることによって、通信のために使用される周波数リソースの利用を増加させるために、多入力多出力（ＭＩＭＯ）技法をサポートするために１つ以上の衛星を使用し得る。同様に、衛星システム１０１は、通信のために使用される周波数リソースの利用を増加させるために、ビームフォーミング技法をサポートするために１つ以上の衛星を使用し得る。
【0011】
ＭＩＭＯ技法は、異なる空間レイヤを介して複数の信号を送信又は受信することによって、マルチパス信号伝搬を活用し、スペクトル効率を増加させるために使用され得る。複数の信号は、例えば、重み付け係数のセットに従ってアンテナのセットを介して送信デバイス（例えば、衛星システム）によって送信され得る。同様に、複数の信号は、重み付け係数のセットに従ってアンテナのセットを介して受信デバイス（例えば、衛星システム）によって受信され得る。複数の信号の各々は、別個の空間ストリームに関連し得、同じデータストリーム（例えば、同じコードワード）又は異なるデータストリーム（例えば、異なるコードワード）に関連するビットを搬送し得る。ＭＩＭＯ技法は、複数の空間レイヤが１つのデバイスと通信するために使用されるシングルユーザＭＩＭＯ（single-user MIMO、ＳＵ－ＭＩＭＯ）と、複数の空間レイヤが複数のデバイスと通信するために使用されるマルチユーザＭＩＭＯ（multiple-user MIMO、ＭＵ－ＭＩＭＯ）とを含む。
【0012】
Ｎ個の空間レイヤが形成されるようにアンテナのセットに適用するための重み付け係数を決定するために、Ｍ×Ｎ）ＭＩＭＯ行列が形成され得、Ｍは、アンテナのセットのアンテナの数を表し得る。いくつかの例では、Ｍは、Ｎに等しくなり得る。ＭＩＭＯ行列は、チャネル行列に基づいて決定され、チャネルの異なる空間レイヤを分離するために使用され得る。いくつかの例では、重み付け係数は、他の空間レイヤ中で送信された信号の干渉を低減しながら、異なる空間レイヤを使用して送信された信号を強調するように選択される。したがって、ＭＩＭＯ行列を使用してアンテナのセットを用いて各アンテナにおいて受信された信号（例えば、アンテナのセットにおいて受信された信号）を処理することは、複数の信号が出力されることをもたらし得、複数の信号の各々は、空間レイヤのうちの１つに対応し得る。チャネルの空間レイヤを形成するために使用されるＭＩＭＯ行列の要素は、例えば、１つ以上のデバイスから衛星システム１０１において受信されたチャネルサウンディングプローブに基づいて決定され得る。いくつかの例では、ＭＩＭＯ通信のために使用される重み付け係数は、ビーム係数と呼ばれ得、複数の信号又は空間レイヤは、ビーム信号と呼ばれ得る。
【0013】
ビームフォーミング技法は、衛星システム１０１と地理的エリアとの間の空間経路に沿って通信ビームを成形又はステアリングするために使用され得る。通信ビームは、アンテナアレイに対して特定の向きに伝搬する信号が強め合う干渉を受ける一方で、他の信号が弱め合う干渉を受けるように、アンテナ素子から送信された信号又はアンテナ素子で受信された信号が結合されることをもたらすアンテナアレイのアンテナ要素に対する重み付け係数を決定することによって形成され得る。したがって、ビームフォーミングは、通信ビームの方向に集束されるエネルギーを有する信号を送信し、（ビームフォーミングの不在に対して）増加した信号電力で通信の方向に到着する信号を受信するために使用され得る。重み付け係数は、アンテナを介して搬送される信号に振幅オフセット、位相オフセット、又はその両方を適用するために使用され得る。いくつかの例では、アンテナに適用される重み付け係数は、複数の方向に関連する複数のビームを形成するために使用され得、複数のビームは、同じ周波数を有する複数の信号を同時に通信するために使用され得る。ビームフォーミングのために使用される重み付け係数は、ビーム係数と呼ばれ得、複数の信号は、ビーム信号と呼ばれ得る。
【0014】
いくつかの例では、地理的エリアにわたってタイル化される（例えば、モザイク化される）スポットビームを形成するために、衛星システム１０１によってビームフォーミング技法が使用され得る。いくつかの例では、衛星システム１０１によって使用されるワイヤレススペクトルは、端末１２０と衛星システムとの間の通信のためにスポットビームのセットにわたって再使用され得る。いくつかの例では、ワイヤレススペクトルは、重複しないスポットビームにおいて再使用され得、隣接する地理的領域は、各々が直交リソース（例えば、直交時間、周波数、又は分極化リソース）を使用する重複するスポットビームによってカバーされ得る。
【0015】
地理的エリア内の増加した数のユーザをサポートするために、アンテナアレイにわたって異なる要素間間隔を有するアンテナを有するアンテナアレイ（大きいスパースアンテナアレイと呼ばれ得る）が、ビームフォーミング技法の分解能を増加させるために使用され得る。すなわち、大きいスパースアンテナアレイは、小さいカバレージエリア（例えば、直径１０キロメートル未満）を有する通信ビームを形成するために（例えば、それぞれのビーム係数と組み合わせて）使用され得る。アンテナアレイ１０５などの大きいスパースアンテナアレイは、エリアにわたって、例えば空間内に不均一に分散された複数のアンテナ１１０（例えば、数百又は数千のアンテナ）を含み得る。いくつかの例では、各アンテナ１１０は、個々の衛星であるか、又は個々の衛星に設置される。他の例では、アンテナ１１０は単一の衛星上に設置され、各アンテナ１１０は、例えば、物理的接続を介して中心ロケーションにつながれる。
【0016】
追加的に、アンテナ１１０間の距離は、大きいスパースアンテナアレイによって通信のためにサポートされる信号の波長に関連する距離よりも大きくてもよく、例えば、アンテナ１１０間の距離は、波長に関連する距離よりも大きくてもよい。いくつかの例では、アンテナ１１０間の距離は、波長の１０倍よりも大きくてもよい。いくつかの例では、アンテナアレイ１０５全体などで、アンテナ１１０のうちの第１のアンテナとアンテナ１１０のうちの第２のアンテナとの間の第１の距離（ｄ１）は、アンテナ１１０のうちの第２のアンテナと第３のアンテナとの間の第２の距離（ｄ２）とは異なり得る。いくつかの例では、大きいスパースアンテナアレイは、エリアにわたって不均一に分散された複数のアンテナサブアレイ１１５（例えば、数十又は数百のアンテナサブアレイ）を含む。いくつかの例では、アンテナサブアレイは各々、アンテナ１１０のグループを含み得る。いくつかの例では、アンテナサブアレイ１１５は各々、対応するアンテナサブアレイ１１５にわたって均等に分散されたアンテナ１１０（アンテナ要素と呼ばれ得る）を含み得る。いくつかの例では、大きいスパースであることに加えて、アンテナアレイ１０５は、アンテナアレイ１０５のアンテナ１１０間の距離が制御されないか、又は部分的に制御され得る（例えば、１つ以上の次元において制約されないか、又は他のアンテナ１１０に対して１つ以上の次元においてドリフトすることが可能である）ように、ランダム又は半ランダムであり得る。
【0017】
小さい通信ビームを形成するために、地理的領域と大きいスパースアンテナアレイ１０５のアンテナ１１０との間の幾何学的関係が使用され得る。いくつかの例では、地理的領域と大きいスパースアンテナアレイ１０５のアンテナ１１０との間の幾何学的関係は、例えば、信号入射の限定された方向、端末について知られているロケーション情報、又はそれらの任意の組み合わせに基づいて、マッシブＭＩＭＯ技法のために使用される処理を簡略化するためにも使用され得る。
【0018】
いくつかの例では、小さいカバレージエリアを有する通信ビーム１１７を使用して通信することをサポートするために、大きいスパースアンテナアレイ１０５が、地理的エリア１５０内にディスカバリビーム１１９を形成するために（例えば、それぞれのビーム係数と組み合わせて）使用され得、各ディスカバリビーム１１９は、アンテナアレイ１０５のアンテナ１１０の対応するセットによって形成され得、地理的エリア１５０内のディスカバリエリア１５５をカバーし得る。例えば、各アンテナサブアレイ１１５はディスカバリビーム１１９を形成してもよく、ディスカバリビームは地理的エリア１５０にわたってタイル化され得る。ディスカバリビーム１１９のディスカバリエリア１５５内の端末１２０から送信されたプリアンブル１１８は、大きいスパースアンテナアレイ１０５を使用して検出され得る（例えば、各アンテナサブアレイ１１５は、対応するディスカバリエリア１５５内から送信されたプリアンブル１１８を検出し得る）。ディスカバリビーム１１９を使用してプリアンブル１１８を検出することに基づいて、ディスカバリビーム１１９のディスカバリエリア１５５内の端末１２０の存在が決定され得る。
【0019】
いくつかの例では、ディスカバリエリア１５５内の端末１２０の存在を検出することに基づいて、端末１２０との通信を実行するために１つ以上のアンテナ１１０（例えば、アンテナサブアレイ１１５又はアンテナ１１０のグループ）が選択され得る。場合によっては、アンテナ１１０のセット及び対応するビームフォーミング係数のセットは、端末１２０の位置を含むワイドカバレージエリアを有するワイド通信ビームを形成するために使用される。いくつかの例では、ワイドカバレージエリアのサイズは、ディスカバリエリア１５５のサイズと同様であり得る。
【0020】
いくつかの例では、端末１２０の存在を検出することに基づいて、アンテナアレイ１０５のアンテナ１１０の第２のセット（例えば、２つ以上のアンテナサブアレイ１１５からのアンテナ、アンテナ１１０のかなりの部分、アンテナ１１０の大部分、又はアンテナ１１０のすべて）及び対応するビーム係数は、端末１２０の位置を含むディスカバリエリア１５５内のビームカバレージエリア１６０を有する通信ビーム１１７（例えば、スモールビーム又はナロービーム）を形成するように選択され得る。アンテナの第２のセットは、ワイド通信ビームを形成するために使用される１つ以上のアンテナよりも多い数のアンテナを含み得る。その後、アンテナアレイ１０５において検出された信号は、ナロー通信ビーム１１７を形成するために使用されるビーム係数に従って処理され、ナロー通信ビーム１１７のためのビーム信号をもたらし得る。いくつかの例では、ビーム信号は、ビームカバレージエリア１６０内に位置付けられた１つ以上の端末から送信された１つ以上の信号を含み得る。
【0021】
いくつかの例では、アンテナアレイ１０５は複数のアンテナサブアレイ１１５を含み、各アンテナサブアレイ１１５は、対応するディスカバリエリア１５５に関連するディスカバリビーム１１９を形成するために使用され得る。端末１２０のセットからのプリアンブルは、ディスカバリビーム１１９のサブセットを使用して検出され得る。ディスカバリビーム１１９のサブセットを使用して端末を検出することに基づいて、通信ビーム１１７は、対応するディスカバリエリア１５５内で（例えば、幾何学的解釈又はＭＩＭＯベースの技法を使用して）形成され得、通信ビーム１１７のビームカバレージエリア１６０は、検出された端末１２０を包含し得る。通信は、通信ビーム１１７を使用してアンテナアレイ１０５と検出された端末１２０との間で実行され得、通信ビーム１１７の少なくともサブセットは、共通の時間、周波数、及び分極化リソースを再使用し得る。
【0022】
いくつかの例では、ワイド通信ビーム及びナロー通信ビームを使用して通信をサポートするための技法が使用され得る。例えば、ワイド通信ビーム、ナロー通信ビーム１１７、又はそれらの組み合わせをいつ使用すべきかを決定するための技法が使用され得る。例えば、ワイド通信ビームのワイドカバレージエリア内のナロー通信ビーム１１７は、閾値（例えば、ワイド通信ビームの容量の８０％よりも大きい）に達するワイド通信ビームの利用に基づいてアクティブ化され得る。いくつかの例では、ナロー通信ビーム１１７のための基準として使用される端末１２０から受信される信号の品質を高めるために、ナロー通信ビーム１１７のビームカバレージエリア１６０を調整するための技法が使用され得る。また、ナロー通信ビーム１１７のビームカバレージエリア１６０が基準端末１２０の位置に焦点合わせた状態を維持するための技法（「ビームトラッキング」と称され得る）が使用され得る。加えて、他の端末を収容するために、ナロー通信ビーム１１７のビームカバレージエリア１６０のサイズを調整するための（又は追加のナロー通信ビーム１１７を形成するための）技法が使用され得る。
【0023】
図２は、本明細書に記載される例による、スパースアンテナアレイを使用するビーム管理をサポートする通信ネットワーク２００の一例を示す。
【0024】
通信ネットワーク２００は、ＭＩＭＯ技法、幾何学的解釈技法、及び幾何学的に通知されたＭＩＭＯ技法のうちの１つ以上を使用して通信するためのシステムを示す。通信ネットワーク２００は、アンテナアレイ２０５、バス２１５、ビームマネージャ２２０、信号検出器２４０、測位コンポーネント２４５、プロセッサ２４７、通信マネージャ２５０、及びメモリ２５５を含み得る。通信ネットワーク２００の少なくとも一部分（例えば、すべて）は、通信ネットワーク２００の空間セグメント内（例えば、衛星システム内）に位置し得る。いくつかの例では、空間セグメントに含まれない通信ネットワーク２００の一部分は、通信ネットワーク２００の地上セグメント内（例えば、地上システム内）に位置し得る。例えば、アンテナアレイ２０５、ビームマネージャ２２０、信号検出器２４０、測位コンポーネント２４５、プロセッサ２４７、及びメモリ２５５は、通信ネットワーク２００の空間セグメントに含まれ得るが、通信マネージャ２５０は、通信ネットワーク２００の地上セグメントに含まれ得る。別の例では、アンテナアレイ２０５は、通信ネットワーク２００の空間セグメントに含まれ得るが、ビームマネージャ２２０、信号検出器２４０、測位コンポーネント２４５、プロセッサ２４７、メモリ２５５、及び通信マネージャ２５０は、通信ネットワーク２００の地上セグメントに含まれ得る。
【0025】
アンテナアレイ２０５は、図１のアンテナアレイの一例であり得、アンテナ２１０を含み得る。アンテナ２１０は、図１を参照して記載されるアンテナ１１０の例であってもよい。いくつかの例では、アンテナ２１０のうちの１つ以上は、図１を参照して記載されるアンテナサブアレイ１１５と同様のアンテナサブアレイであるか、又はそれを含み得る。アンテナ２１０間の間隔は、アンテナアレイ２０５にわたって異なり得る。いくつかの例では、アンテナ２１０間の距離（例えば、平均距離）は、アンテナアレイ２０５を使用して通信される信号の波長に関連する距離よりも大きい。いくつかの例では、アンテナ２１０間の距離（例えば、平均距離）は、アンテナアレイ２０５を使用して通信される信号の波長の１０倍に関連する距離よりも大きい。
【0026】
バス２１５は、アンテナアレイ２０５と、通信ネットワーク２００の信号処理コンポーネント（例えば、ビームマネージャ２２０、信号、信号検出器２４０、及び測位コンポーネント２４５）に信号を分配するために使用され得る中央ロケーションとの間で信号が交換され得るインターフェースを表し得る。バス２１５は、アンテナの各々に接続するワイヤの集合を含み得る。追加的又は代替的に、バス２１５は、例えば通信プロトコルに従って、アンテナアレイ２０５と信号処理コンポーネントとの間でシグナリングをワイヤレスに通信するために使用されるワイヤレスインターフェースであり得る。
【0027】
ビームマネージャ２２０は、ディスカバリビーム、通信ビーム、幾何学的解釈ベースのビーム、ＭＩＭＯベースのビームなどを含むビームを形成するように構成され得る。いくつかの例では、ビームマネージャ２２０は、アンテナアレイ２０５によってカバーされる地理的エリア（例えば、図１の地理的エリア１５０）内に１つ以上のディスカバリビーム（例えば、図１のディスカバリエリア１５５をカバーするディスカバリビーム）を形成するように構成され得る。ディスカバリビームを形成するために、アンテナ２１０のセットのネイティブアンテナパターンが使用され得るか、又はビームフォーミング技法、ＭＩＭＯ技法、若しくはそれらの組み合わせと組み合わせられ得る。
【0028】
ビームマネージャ２２０はまた、１つ以上の通信ビーム（例えば、図１のビームカバレージエリア１６０を形成する通信ビーム）を形成するように構成され得る。通信ビームを形成するために、幾何学的解釈ベースのビームフォーミング技法、ＭＩＭＯ技法、又は幾何学的に通知されたＭＩＭＯ技法が使用され得る。ビームマネージャ２２０は、幾何学的コンポーネント２２５、ＭＩＭＯコンポーネント２３０、精緻化コンポーネント２３２、及びトラッキングコンポーネント２３４を含み得る。
【0029】
幾何学的コンポーネント２２５は、端末の位置とアンテナアレイ２０５のアンテナ２１０のセット（例えば、最大ですべてを含む）との間の幾何学的関係を使用して、小さい通信ビーム（例えば、１０ｋｍよりも小さい、又は５ｋｍよりも小さい直径を有する通信ビーム）を形成するように構成され得る。いくつかの例では、幾何学的コンポーネント２２５は、異なるアンテナ２１０において検出された信号を時間的に位置合わせするために使用され得るビーム係数（例えば、位相シフト、振幅コンポーネント）を決定し得、その結果、信号は、端末の空間ロケーションに従って一緒に加算され得、検出された信号の各々に関連する送信信号の信号強度を増加させる。いくつかの例では、幾何学的コンポーネント２２５は、第１のビームカバレージエリアに関連するビーム係数の第１のセット、第２のビームカバレージエリアに関連するビーム係数の第２のセットなどを決定し得る。したがって、幾何学的コンポーネント２２５は、ビーム係数の複数のセットを独立して決定し、これらをアンテナアレイ２０５から受信された信号に適用し得、ビーム係数の各セットは、異なるビームカバレージエリアに関連する。
【0030】
ＭＩＭＯコンポーネント２３０は、ＭＩＭＯベースのビームを形成するためにマルチパス信号伝搬を使用するように構成され得る。いくつかの例では、ＭＩＭＯコンポーネント２３０は、送信器（例えば、端末）のセットからチャネルサウンディングプローブを受信し得、チャネルサウンディングプローブの構造はＭＩＭＯコンポーネント２３０に知られ得、異なる送信器から送信されたチャネルサウンディングプローブは互いに直交し得る。ＭＩＭＯコンポーネント２３０は、チャネルサウンディングプローブを使用して、アンテナアレイ２０５と送信器との間のチャネルを推定し得る。推定されたチャネルに基づいて、ＭＩＭＯコンポーネント２３０は、チャネルの空間レイヤを明らかにするために使用され得るビーム係数（例えば、振幅及び位相シフト）を決定し得る。いくつかの例では、ＭＩＭＯコンポーネント２３０は、例えば、各空間レイヤにおいて、空間レイヤ内で送信された信号を強調し、他の空間レイヤ内で送信された信号からの干渉をキャンセルすることによって、空間レイヤ上で送信された信号を互いから分離するために使用され得るビーム係数を決定し得る。ＭＩＭＯコンポーネント２３０は、アンテナアレイ２０５においてアンテナ２１０のセット（例えば、すべて）において検出された信号に適用されるビーム係数の単一のセットを決定し得る。ビーム係数は、Ｍ×Ｎ行列に含まれ得、Ｍの値は、アンテナ２１０の数を示し得、Ｎの値は、空間レイヤの数を示し得、Ｎの値は、Ｍの値以下であり得る。
【0031】
精緻化コンポーネント２３２は、基準端末に対するビームカバレージエリアの測位を精緻化するように構成され得る。例えば、ナロー通信ビームの場合、精緻化コンポーネント２３２は、例えば、通信ビームのカバレージエリアをディザリングすること、地理的領域にわたって通信ビームのカバレージエリアをスイープすることなどによって、ナロー通信ビームが形成された端末から受信される信号の品質を高める（例えば、最大化する）ために、ナロー通信ビームのビームカバレージエリアを再配置するように構成され得る。
【0032】
トラッキングコンポーネント２３４は、対応するナロー通信ビームが形成された端末にわたるビームカバレージエリアを維持するように構成され得る。例えば、端末に関して形成されたナロー通信ビームの場合、トラッキングコンポーネント２３４は、端末の移動とともにビームカバレージエリアを移動させるように、例えば、ビームカバレージエリアの中心など、ビームカバレージエリアの高ＳＮＲエリア内に端末を保持するように構成され得る。
【0033】
信号検出器２４０は、１つ以上の端末から送信されたプリアンブルを検出するように構成され得る。いくつかの例では、プリアンブルは、波形の繰り返しを含み、送信端末の存在を示すために使用される。プリアンブルはまた、測位情報（例えば、ＧＰＳ座標）を含み得る。いくつかの例では、プリアンブルは、例えば、拡散コード、暗号化されたデータなどを使用することによって、符号化され、スプーフィングすることが困難である。いくつかの例では、プリアンブルは、２パートプリアンブルであり得る。例えば、プリアンブルは、プリアンブルの検出のために使用される第１のパート（例えば、波形の繰り返し）と、位置情報を含む第２のパートとを含み得る。いくつかの例では、繰り返しを含むプリアンブルの第１のパートが最初に送信され、測位データを含むプリアンブルの第２のパートは、プリアンブルの第１のパートの検出を肯定応答する通信ネットワーク２００からの応答が受信された後に送信される。
【0034】
測位コンポーネント２４５は、例えば、対応する１つ以上のプリアンブルを検出することに基づいて、地理的領域内で検出された１つ以上の端末の位置を決定するように構成され得る。いくつかの例では、測位コンポーネント２４５は、プリアンブルにおいて受信された測位情報に基づいて１つ以上の端末の位置を決定する。追加的又は代替的には、測位コンポーネント２４５は、端末の信号品質を最大化するビームカバレージエリアの位置を決定するために、通信ビームのビームカバレージエリアをディザリングすることに基づいて１つ以上の端末の位置を決定し得、端末は、ビームカバレージエリア内で中心にされ得る。
【0035】
測位コンポーネント２４５は、アンテナ２１０の位置を決定するように更に構成され得る。いくつかの例では、測位コンポーネント２４５は、既知の地理的場所にある送信器から送信された信号と、送信器とアンテナアレイ２０５との間の幾何学的関係とに基づいて、アンテナの位置を決定し得る。いくつかの例では、送信器は、地上、宇宙空間、アンテナアレイ２０５を含む衛星上、アンテナ２１０上、又はそれらの組み合わせに位置し得る。
【0036】
通信マネージャ２５０は、ビームマネージャ２２０から受信されたビーム信号を処理するように構成され得る。通信マネージャ２５０は、ビーム信号に含まれるデータシンボルを復号し得る。いくつかの例では、通信マネージャ２５０は、ビームマネージャ２２０において異なるモードを構成し得る。例えば、通信マネージャ２５０は、地理的エリア内の端末をディスカバリするために使用されるビームマネージャ２２０において第１のモードを構成し得る。第１のモードが構成されている間、ビームマネージャ２２０は、ビームフォーミング及び／又はＭＩＭＯ技法を使用して、ディスカバリエリアを形成し得る。通信マネージャ２５０はまた、小さいビームを使用して地理的エリア内の端末と通信するために使用される第２のモードをビームマネージャ２２０において構成し得る。第２のモードが構成されている間、ビームマネージャ２２０は、幾何学的解釈を使用して、ディスカバリされた端末と通信するためのビームカバレージエリアを形成し得る。いくつかの例では、第１のモード及び第２のモードは、ビームマネージャ２２０において同時に構成され得る。したがって、アンテナアレイ２０５は、ディスカバリビーム及び通信ビームを同時に形成するように使用され得る。ディスカバリビーム及び通信ビームが同時に形成される場合、ディスカバリビーム内の通信ビームは、異なる周波数、時間、又は分極化リソースを使用し得る。通信マネージャ２５０はまた、小さいビームを使用して地理的エリア内の端末と通信するために使用される第３のモードをビームマネージャ２２０において構成し得る。第３のモードが構成されている間、ビームマネージャ２２０は、幾何学的に通知されたＭＩＭＯを使用して、ディスカバリされた端末と通信するためのビームカバレージエリアを形成してもよい。いくつかの例では、第１のモード及び第３のモードが同時に構成され、第２のモード及び第３のモードがビームマネージャ２２０において代替的に構成される。
【0037】
いくつかの例では、通信マネージャ２５０は、地理的領域にサービスを提供するためにナロー通信ビームをアクティブ化するようにビームマネージャ２２０に指示するように構成され得る。場合によっては、地理的領域に通信サービスを提供するために、ナロー通信ビームがワイド通信ビームと同時に使用され得る。他の場合には、地理的領域に通信サービスを提供するために、ワイド通信ビームの代わりにナロー通信ビームが使用され得、例えば、地理的領域内の通信リソースのセットが、プリアンブル送信などの制御シグナリングのために予約され得る。いくつかの例では、通信マネージャ２５０は、例えば、ナロー通信ビームのビームカバレージエリア内に端末を収容するために、ナロー通信ビームのサイズを調整するようにビームマネージャ２２０に指示するように構成され得る。
【0038】
プロセッサ２４７は、インテリジェントハードウェアデバイス（例えば、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（digital signal processor、ＤＳＰ）、中央処理装置（central processing unit、ＣＰＵ）、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路（application-specific integrated circuit、ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（field programmable gate array、ＦＰＧＡ）、プログラマブル論理デバイス、ディスクリートゲート若しくはトランジスタ論理コンポーネント、ディスクリートハードウェアコンポーネント、又はそれらの任意の組み合わせ）を含み得る。プロセッサ２４７は、通信デバイス２００に様々な機能（例えば、スパースアンテナアレイを使用したビーム管理をサポートする機能又はタスク）を実行させるために、メモリ（例えば、メモリ２５５）に記憶されたコンピュータ可読命令を実行するように構成され得る。例えば、通信ネットワーク２００又は通信ネットワーク２００のコンポーネントは、プロセッサ２４７と、プロセッサ２４７に接続されたメモリ２５５とを含み得、これらは、本明細書に記載される様々な機能を実行するように構成されている。
【0039】
メモリ２５５は、ランダムアクセスメモリ（random access memory、ＲＡＭ）及び／又は読み出し専用メモリ（read-only memory、ＲＯＭ）を含み得る。メモリ２５５は、コンピュータ可読及びコンピュータ実行可能なコードを記憶し得る。コードは、プロセッサ２４７によって実行されるときに、通信ネットワーク２００に、本明細書に記載される様々な機能を実行させる命令を含み得る。コード２６０は、システムメモリ又は別のタイプのメモリなどの非一時的コンピュータ可読媒体に記憶され得る。場合によっては、コード２６０は、プロセッサ２４７によって直接実行可能でなくてもよいが、（例えば、コンパイルされて実行されると）コンピュータに、本明細書に記載される機能を実行させることができる。場合によっては、メモリ２５５は、とりわけ、周辺コンポーネント又はデバイスとの対話などの基本的なハードウェア又はソフトウェア動作を制御することができる基本Ｉ／Ｏシステム（ＢＩＯＳ）を含み得る。
【0040】
いくつかの例では、ビームマネージャ２２０、信号検出器２４０、測位コンポーネント２４５、通信マネージャ２５０、又はそれらの様々な組み合わせ又はコンポーネントは、ハードウェアにおいて（例えば、通信管理回路において）実装され得る。ハードウェアは、プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）若しくは他のプログラマブル論理デバイス、ディスクリートゲート若しくはトランジスタ論理、ディスクリートハードウェアコンポーネント、又は本開示で記載される機能を実行するための手段として構成されるか、又は別様にサポートするそれらの任意の組み合わせを含み得る。いくつかの例では、プロセッサ及びプロセッサに結合されたメモリは、（例えば、メモリに記憶された命令をプロセッサによって実行することによって）本明細書に記載される機能のうちの１つ以上を実行するように構成され得る。
【0041】
追加的又は代替的に、ビームマネージャ２２０、信号検出器２４０、測位コンポーネント２４５、通信マネージャ２５０、又はそれらの様々な組み合わせ又はコンポーネントは、プロセッサ２４７によって実行されるコード２６０において（例えば、通信管理ソフトウェア又はファームウェアとして）実装され得る。プロセッサ２４７によって実行されるコード２６０において実装される場合、ビームマネージャ２２０、信号検出器２４０、測位コンポーネント２４５、通信マネージャ２５０、又はそれらの様々な組み合わせ若しくはコンポーネントの機能は、汎用プロセッサ、ＤＳＰ、中央処理ユニット（ＣＰＵ）、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、又はこれら若しくは他のプログラマブル論理デバイスの任意の組み合わせ（例えば、本開示に記載される機能を実行するための手段として構成されるか、若しくは別様にサポートする）によって実行され得る。
【0042】
図３は、本明細書に記載される例による、スパースアンテナアレイを使用するビーム管理をサポートする通信サブシステム３００の一例を示す。通信サブシステム３００は、アンテナアレイ３０５のアンテナ３１０と端末３２０との間の幾何学的関係を使用して処理されるアンテナアレイ３０５と端末３２０との間の通信を示す。いくつかの例では、信号の第１のセット３２５は、第１の端末３２０－１とアンテナアレイ３０５との間で送信され、信号３３０の第２のセットは、第２の端末３２０－２とアンテナアレイ３０５との間で送信される。いくつかの例では、信号の第１のセット３２５は、第１の端末３２０－１からアンテナアレイ３０５に送信される単一の信号（例えば、プリアンブル又はデータ信号）に関連し得、信号の第１のセット３２５は、第１の端末３２０－１から送信される信号のコンポーネント（例えば、マルチパスコンポーネント）であってもよい。他の例では、信号の第１のセット３２５は、第１の端末３２０－１への送信のためにアンテナアレイ３０５において取得された単一の信号（例えば、プリアンブル応答又はデータ信号）に関連し得、信号の第１のセット３２５は、アンテナアレイ３０５から送信された信号のコンポーネント（例えば、要素）であってもよい。同様に、信号の第２のセット３３０は、第２の端末３２０－２からアンテナアレイ３０５に送信される単一の信号（例えば、プリアンブル又はデータ信号）、又は第２の端末３２０－２への送信のためにアンテナアレイ３０５において取得される単一の信号（例えば、プリアンブル応答又はデータ信号）に関連し得る。
【0043】
いくつかの例では、アンテナ３１０の第１のセット及び第１のビーム係数が、ディスカバリエリア３５５を有するディスカバリビーム３１９を形成するために使用される。アンテナ３１０の第１のセット及び第１のビーム係数を使用してアンテナアレイ３０５において受信された信号は、端末の存在を示すプリアンブルが信号に含まれているかどうかを決定するために分析され得る。いくつかの例では、第１の端末３２０－１の存在が、第１の端末３２０－１がプリアンブルを送信することに基づいて検出され、信号の第１のセット３２５は、プリアンブル送信の信号コンポーネントであり得る。プリアンブルは、繰り返し波形を含み得る。いくつかの例では、波形は、送信前に拡散コードで変調され得るか、又はプリアンブルをスプーフィングすることに関連する困難性を増加させるために符号化データを含み得る。プリアンブルはまた、例えば、プリアンブルの第２のパートにおいて、測位情報を含み得る。
【0044】
いくつかの例では、第１の端末３２０－１の位置は、プリアンブルに含まれる測位情報に基づいて決定され得る。追加的又は代替的に、第１の端末３２０－１の位置は、第１の端末３２０－１の存在を検出した後に、ディスカバリエリア３５５の周りのビームカバレージエリアをディザリングすることに基づいて決定され得る。第１の端末３２０－１の位置は、第１のビームカバレージエリア３６０－１に関連する信号品質が、閾値を満たすか、ディザリング動作によってカバーされる他のビームカバレージエリアに関連する信号品質よりも高いか、又はその両方に基づいて決定され得る。第２の端末３２０－２の存在及び位置は、同様に、第２の端末３２０－２から送信されたプリアンブルに基づいて検出されてもよく、信号の第２のセット３３０は、プリアンブル送信の信号コンポーネントであってもよい。
【0045】
第２のビーム係数は、第１の端末３２０－１の位置に基づいて第１の端末３２０－１に対して決定されてもよい。第２のビーム係数はまた、第１の端末３２０－１に対するアンテナ３１０の位置に基づいて決定され得る。第２のビーム係数は、アンテナ３１０の第２のセットとともに、第１のビームカバレージエリア３６０－１を有する第１の通信ビーム３１７－１の形成において使用され得る。第２のビーム係数は、第１のビームカバレージエリア３６０－１内で送信された信号が隣接するビームカバレージエリア内で送信された信号と区別可能であるように、アンテナ３１０の第２のセットの異なるアンテナにおいて検出された信号にタイミングシフト（例えば、位相シフト）又は振幅重み付けを適用するために使用され得る。いくつかの例では、第２のビーム係数は、Ｍ１×１ベクトルを使用して表され得、Ｍ１は、アンテナ３１０の第２のセットのアンテナの数（例えば、１００個のアンテナ、１０００個のアンテナなど）を表し得る。場合によっては、Ｍ１×１ベクトルは、アンテナ３１０のすべてについての係数を含み得、いくつかの係数は０係数であり得る（例えば、第１の通信ビーム３１７－１に寄与するアンテナ３１０の第２のセットは、アンテナ３１０のサブセットであり得る）。
【0046】
第３のビーム係数は、第２の端末３２０－２に対して同様に決定されてもよい。いくつかの例では、第３のビーム係数は、Ｍ２×１ベクトルを使用して表され得、Ｍ２は、アンテナ３１０の第３のセットのアンテナの数（例えば、１００個のアンテナ、１０００個のアンテナなど）を表し得る。いくつかの例では、アンテナ３１０の第３のセットとアンテナ３１０の第２のセットとは（例えば、部分的に又は完全に）重複している。
【0047】
いくつかの例では、ディスカバリビーム３１９に関連するアンテナ３１０の第１のセットは、ディスカバリエリア３６０内の信号の第１のセット３２５を検出し得、第１の通信ビーム３１７－１を形成するために使用される第２のビーム係数が決定され得る。決定に基づいて、第２のビーム係数は、第１の通信ビーム３１７－１に関連するアンテナ３１０の第２のセットによって出力される（例えば、第１の端末３２０－１によって送信される後続のデータ信号に対応する）検出された信号の後続のセットに適用され得る。いくつかの例では、アンテナの第２のセット３１０は、アンテナアレイ３０５におけるアンテナ３１０の大部分（例えば、５０％、６０％、７０％、８０％、又は９０％よりも大きい）を含む。場合によっては、アンテナの第２のセット３１０は、ディスカバリビーム３１９に関連するアンテナ３１０の第１のセットの一部分（又はすべて）を含み得、アンテナ３１０の第２のセットは、アンテナの第１のセット３１０よりも多い数のアンテナ３１０を含み得る。
【0048】
ディスカバリビーム３１９に関連するアンテナ３１０の第１のセットはまた、ディスカバリエリア３６０内の信号の第２のセット３３０を検出し得、第２の通信ビーム３１７－２を形成するために使用される第３のビーム係数が決定され得る。決定に基づいて、第３のビーム係数は、第２の通信ビーム３１７－２に関連するアンテナ３１０の第３のセットによって出力される（第２の端末３２０－２によって送信された後続のデータ信号に対応する）検出信号の後続のセットに適用され得る。アンテナ３１０の第３のセットは、アンテナ３１０の第２のセットと重複してもよく、例えば、アンテナ３１０の第２のセットの一部分を含むか、又はそれと同じであってもよい。アンテナ３１０の第２のセットはまた、アンテナアレイ３０５におけるアンテナ３１０の大部分（例えば、５０％、６０％、７０％、８０％、又は９０％よりも大きい）を含み得る。
【0049】
信号図３０１は、第１の通信ビーム３１７－１に関連するアンテナ３１０の第２のセットにおいて検出された要素信号の第１のセット３３５と、第２の通信ビーム３１７－２に関連するアンテナ３１０の第３のセットにおいて検出された要素信号の第２のセット３４０とを示す。信号図３０１はまた、要素信号の第１のセット３３５及び要素信号の第２のセット３４０がそれぞれのアンテナにおいて検出されるときに関連する時間遅延を示す。要素信号の第１のセット３３５は、信号の第１のセット３２５に対応し得、要素信号の第２のセット３４０は、信号の第２のセット３３０に対応し得る。いくつかの例では、要素信号の第１のセット３３５及び信号の第１のセット３２５は、第１の端末３２０－１から送信されたデータ信号に関連し得る。また、要素信号の第２のセット３４０及び信号の第２のセット３３０は、第２の端末３２０－２から送信されたデータ信号に関連し得る。
【0050】
信号図３０１はまた、第１のビーム係数３６４－１（第１の通信ビーム３１７－１を形成するために使用される第２のビーム係数に対応し得る）を要素信号の第１のセット３３５に適用して、結果として生じる要素信号３６５を取得した結果を示す。いくつかの例では、第１のビーム係数３６４－１の各ビーム係数は、アンテナの第２のセット３１０のそれぞれのアンテナに適用され得る。第１のビーム係数３６４－１の各ビーム係数は、それぞれのアンテナ素子において受信された信号に時間遅延（例えば、位相シフト）若しくは振幅重み、又はその両方を適用するために使用されてもよく、そのため、結果として生じる要素信号３６５が時間的に位置合わせされ、互いに組み合わされて（例えば、加算コンポーネント３６６を介して加算されて）、第１の通信ビーム３１７－１のための第１のビーム信号３７５－１を形成してもよく、第１のビーム信号３７５－１のＳＮＲ値は、要素信号３６５の数に比例してもよい。いくつかの例では、加算コンポーネント３６６は、それぞれの通信ビームのために取得された要素信号を加算するために使用される別個の加算コンポーネントを含み得る。
【0051】
第２のビーム係数３６４－２（第２の通信ビーム３１７－２を形成するために使用される第３のビーム係数に対応し得る）は、同様に、要素信号の第２のセット３４０に適用され得、結果として生じる要素信号３７０は、第２の通信ビーム３１７－２のための第２のビーム信号３７５－２を取得するために組み合わされ得る（例えば、加算コンポーネント３６６を介して加算され得る）。したがって、通信ビーム３１７を形成するために使用されるビーム係数は、独立して決定され、アンテナ３１０において受信される信号に適用され得る。
【0052】
いくつかの例では、第１の端末３２０－１からの関連するデータ信号及び第２の端末３２０－２からの関連するデータ信号の送信は、時間的に互いに（例えば、部分的に又は完全に）重複し得る。そのような場合、要素信号３３５の第１のセット及び要素信号３４０の第２のセットは、重畳されて、複合信号を形成し得る。また、そのような場合、第１のビーム係数３６４－１は、複合信号に適用されて、結果として生じる要素信号３６５を取得し得、第２のビーム係数３６４－２は、複合信号に適用されて、結果として生じる要素信号３７０を取得し得る。そのような場合、複合信号内の望ましくない信号は、結果として生じるビーム信号３７５内の雑音をもたらす場合があり、多数の要素信号に対してキャンセルされるように近づく場合がある。
【0053】
いくつかの例では、複数の通信ビーム３１７から受信されたビーム信号を決定するために、以下の式が使用され得る。
【0054】
【数1】
【0055】
【数2】
【0056】
【数3】
【0057】
【数4】
【0058】
【数5】
【0059】
図４は、本明細書に記載される例による、スパースアンテナアレイを使用するビーム管理をサポートする通信サブシステム４００の一例を示す。通信サブシステム４００は、ＭＩＭＯ処理又は幾何学的に通知されたＭＩＭＯ処理を使用して処理しているアンテナアレイ４０５と端末４２０との間の通信を示す。いくつかの例では、第１の端末４２０－１は、図３の第１の端末３２０－１の一例であり、第２の端末４２０－２は、図３の第２の端末３２０－２の一例である。
【0060】
端末４２０とアンテナアレイ４０５との間の通信経路は、チャネルと呼ばれることがある。チャネルは、複数の空間レイヤから構成され得、アンテナアレイ４０５の複数のアンテナ４１０は（ビーム係数のセットとともに）、チャネルの空間レイヤを公開するために使用され得る。いくつかの例では、（ＭＩＭＯ係数と呼ばれることもある）ビーム係数のセットは、（通信ビーム又はＭＩＭＯビームと呼ばれることもある）第１の端末４２０－１を包含するチャネルの第１の空間レイヤと、第２の端末４２０－２を包含するチャネルの第２の空間レイヤとを公開するように選択される。
【0061】
いくつかの例では、ビーム係数は、端末４２０から送信されたチャネルサウンディングプローブに基づいて決定される。チャネルサウンディングプローブは、通信ネットワークに知られており、空間レイヤがそれぞれの端末（又は端末のグループ）にフォーカスされることを保証するようにビーム係数を適応させるために使用され得る信号パターンを有し得る。チャネルサウンディングプローブは、互いに直交してもよい。最大比合成（ＭＲＣ、maximum ratio combining）、最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ、minimum mean square error）、ゼロフォーシング、逐次干渉キャンセル、最尤推定、又はニューラルネットワークＭＩＭＯ検出技法などの推定技法を使用して、アンテナアレイ４０５と端末４２０との間のチャネルを推定し、ビーム係数を決定してもよい。ビーム係数は、複数の端末から受信されたチャネルサウンディングプローブを使用して形成されるので、結果として生じるビーム係数は、異なる空間レイヤにおいて送信されたチャネルサウンディングプローブに依存し得る。すなわち、ビーム係数は、互いに対するチャネルサウンディングプローブからの干渉を減少させるように決定され得、１つのビーム係数に対する変更は、他のビーム係数に対する変更をもたらし得る。したがって、ビーム係数は、単一のＭＩＭＯ行列（例えば、Ｍ×Ｎ行列、Ｍは、アンテナ４１０の数を表し得、Ｎは、空間ストリームの数を表し得る）に含まれ得、行列の要素は、互いに依存し得る。
【0062】
いくつかの例では、ビーム係数を決定するための動作は、高レベルの処理を使用し、非常に複雑である。処理の量及び複雑さは、アンテナの数が増加するにつれて、及び空間ストリームの数が増加するにつれて増加し得る。いくつかの例では、端末４２０とアンテナ４１０との間の幾何学的関係は、例えば、チャネル行列を制約すること、可能なビーム係数のセットを低減すること、又はその両方によって、ビーム係数を決定するための動作を簡略化するために使用され得る。いくつかの例では、チャネルサウンディングプローブは、端末４２０及びアンテナアレイ４０５の相対位置に基づいて、より少ない散乱を受け得る。したがって、チャネルサウンディングプローブを使用して推定されたチャネルは制約され得、これは、ビーム係数を決定することに関連する複雑さを低減し得る。
【0063】
端末４２０とアンテナ４１０との間の幾何学的関係は、以下の理由のうちの１つ以上のために、可能なビーム係数のセットが低減されることを可能にし得る。すなわち、空間内のアンテナの位置は、地上用途に考慮される散乱及びマルチパスコンポーネントの量を低減し得ること、空間内のアンテナの位置は、端末４２０から送信された信号が到達し得る角度を低減し得ること、異なるアンテナ４１０における時間遅延は、ビーム係数を決定することを容易にする空間情報を決定するために利用され得ることなどである。
【0064】
信号図４０１は、アンテナアレイ４０５において受信される要素信号４３５の第１のセットを示し得、各要素信号は、それぞれのアンテナにおいて受信され得、例えば、第１の要素信号４３５－１は、アンテナ４１０のうちの第１のアンテナに対応し得る。各要素信号４３５は、ダイレクトパス信号及びマルチパス信号を含む、第１の端末４２０－１及び第２の端末４２０－２から（及び、いくつかの例では、他の端末から）送信された信号に関連する信号コンポーネントを受信し得る。
【0065】
ＭＩＭＯ行列４４０は、要素信号４３５に適用されてもよく、ＭＩＭＯ行列４４０の要素は、端末のセットから送信されるチャネルサウンディングプローブを使用して事前に決定されてもよい。ＭＩＭＯ行列４４０が要素信号４３５に適用された後に、ビーム信号４７５のセットが出力され得、ビーム信号４７５は、ＭＩＭＯ行列４４０によって公開されるチャネルのそれぞれの空間レイヤに関連し得る。
【0066】
図５は、本明細書に記載される例による、スパースアンテナアレイを使用するビーム管理のための例示的なカバレージ図５００を示す。カバレージ図５００は、ビームのセットによって形成されるカバレージエリアのパターンを示し、カバレージエリアは、ワイドカバレージエリア５６５とビームカバレージエリア５６０とを含む。ビームカバレージエリア５６０は、図１及び図３を参照しながら記載したビームカバレージエリアの例であり得る。いくつかの例では、ワイドカバレージエリア５６５は、図１及び図３を参照しながら記載したディスカバリエリアと同様の直径を有し得る。また、いくつかの例では、ワイドカバレージエリア５６５は、端末の存在を示すために端末によって送信されるプリアンブルなど、ディスカバリ信号を受信するために使用され得る。
【0067】
いくつかの例では、通信ネットワークは、地理的エリア５５０内の端末と通信するためにワイドカバレージエリア５６５を使用する。ワイドカバレージエリア５６５を使用する通信は、ビームカバレージエリア５６０を使用する通信よりも少ない電力を使用し得る。ワイドカバレージエリア５６５を使用して通信を実行している間、通信ネットワークは、ワイドカバレージエリア５６５を形成するために使用されるワイド通信ビームの利用率が閾値（例えば、ワイド通信ビームの容量の８０％又は９０％）を超えたと決定し得る。したがって、通信ネットワークは、対応するワイドカバレージエリア５６５内の端末に通信サービスを提供するためにワイドビームが輻輳している（又は輻輳した状態になり得る）と決定し得る。
【0068】
いくつかの例では、対応するワイドカバレージエリア５６５内でサービスされ得る端末の量又は端末からの需要を増加させるために、通信ネットワークは、ワイドカバレージエリア５６５内のビームカバレージエリア５６０をカバーするナロー通信ビームを形成し得る。いくつかの例では、対応するビームカバレージエリア５６０が人口の多いエリア（例えば、都市、メトロポリタンエリア、人気のある観光地又はレクリエーションエリアなど）をカバーするように、ナロー通信ビームが形成され得る。いくつかの例では、ビームカバレージエリア５６０の境界は、１つ以上の基準端末の位置に基づいて決定され得、時間とともに変化し得る。
【0069】
図５に示すように、ビームカバレージエリア５６０のセットを形成するために、例えば、幾何学的解釈又は幾何学的に通知されたＭＩＭＯを使用して、ナロー通信ビームのセットが使用され得る。ビームカバレージエリア５６０は、ワイドカバレージエリア５６５内の人口の多いエリアに焦点を合わせられ得る。いくつかの例では、通信は、ワイド通信ビーム及びナロー通信ビームを使用して同時に実行され得る。例えば、通信ネットワークは、第２のワイドカバレージエリア５６５－２に対応するワイド通信ビームを使用して第１の信号を受信し、第２のワイドカバレージエリア５６５－２内のビームカバレージエリア５６０を形成するために使用されるナロー通信ビームを使用して第２の信号を受信し得る。第１の信号は、農村エリアに位置付けられた送信器に関連付けられ得、第２の信号は、人口の多いエリアに位置付けられた送信器に関連付けられ得る。
【0070】
いくつかの例では、ビームカバレージエリア５６０の位置は固定され得、例えば、ビームカバレージエリア５６０は高密度エリアをカバーする。固定されたビームカバレージエリア５６０は、例えば、郡又は都市の境界に対して、特定の地理的エリアにリンクされ得る。他の場合には、ビームカバレージエリア５６０のうちの１つ以上の位置が調整され得、例えば、ビームカバレージエリア５６０は低密度エリアをカバーする。調整可能なビームカバレージエリア５６０は、特定の端末（基準端末と称され得る）の位置にリンクされ得、したがって、基準端末が移動するにつれて移動し得る。対照的に、固定されたビームカバレージエリア５６０は、それらの境界内の端末の移動とは無関係であり得る。
【0071】
しかしながら、場合によっては、ナロー通信ビームを使用する通信は、ワイド通信ビームを使用する同時通信に過度に干渉することがあり得る。いくつかの例では、大量のナロー通信ビームが第１のワイドカバレージエリア５６５－１などのワイドカバレージエリア内に形成されるとき、ナロー通信ビームを使用する通信は、ワイド通信ビームを使用する通信に干渉する。いくつかの例では、例えば、より多くの直交通信リソース（例えば、時間、周波数、極性）が、重複するナロー通信ビームをサポートするために使用され、ワイド通信ビームのためのそのような通信リソースの使用を制限し得るため、大量のナロー通信ビームが互いに重複するとき、ナロー通信ビームを使用する通信は、ワイド通信ビームを使用する通信に干渉する。
【0072】
いくつかの例では、通信ネットワークは、ナロー通信ビームがワイド通信ビームを使用する通信に干渉するとき、ナロー通信ビームのみを使用し得る。他の例では、通信ネットワークは、予約された通信リソースを使用してワイド通信ビームにおいて通信が実行され得るように、ナロー通信ビームがワイド通信ビームを使用する通信に干渉するとき、通信リソースを予約し得る。いくつかの例では、予約された通信リソースは、ワイドカバレージエリア５６５内の端末の存在を示すために使用されるプリアンブルなど、制御シグナリングのために指定される。
【0073】
図６Ａは、本明細書に記載される例による、スパースアンテナアレイを使用するビーム管理をサポートする通信サブシステムを示す。
【0074】
通信サブシステム６００－ａは、ナロー通信ビームを使用するアンテナアレイ６０５と端末６２０との間の通信を示し、ナロー通信ビームは、幾何学的解釈、幾何学的に通知されたＭＩＭＯ、又は両方を使用して形成され得る。通信サブシステム６００－ａはまた、通信ビームを使用して端末から受信される信号の品質を高めるために、通信ビームのカバレージエリアを測位するための技法を示す。
【0075】
いくつかの例では、通信ネットワークは、アンテナアレイ６０５を使用して、ワイドカバレージエリア６６５を有するワイド通信ビーム６１９と、ビームカバレージエリア６６０－ａを有する通信ビーム６１７とを形成し得る。通信ビーム６１７は、図１及び図３を参照しながら記載した通信ビームの一例であり得、図１、図３、及び図５を参照しながら記載したビームカバレージエリアを有し得る。ワイド通信ビーム６１９は、ＭＩＭＯ又はビームフォーミング技法を使用して形成され得、図５を参照しながら記載されるように、ワイドカバレージエリア５６５を形成するために使用されるワイド通信ビームの一例であり得る。通信ビーム６１７は、幾何学的解釈又は幾何学的に通知されたＭＩＭＯ技法を使用して形成され得、図５を参照しながら記載されるように、ビームカバレージエリア５６０を形成するために使用されるナロー通信ビームの一例であり得る。
【0076】
いくつかの例では、通信ネットワークは、受信されたプリアンブルに基づいて端末の存在を識別し得、プリアンブルは、例えば、ディスカバリビームを介してワイドカバレージエリアの境界内で受信され得る。いくつかの例では、通信ネットワークは、プリアンブル送信に基づいて端末の位置（例えば、大まかな位置）を決定する。いくつかの例では、通信ネットワークは、地理的領域にわたって通信ビームのカバレージエリアをディザリングし、端末から受信された信号について最も高い品質（例えば、ＳＮＲ、ＳＩＮＲなど）をもたらすカバレージエリアを識別することによって、端末の決定された位置を更に絞り込み得る。
【0077】
例えば、通信ネットワークは、第１の端末６２０－１からプリアンブルを受信し得る。プリアンブルを受信することに基づいて、通信ネットワークは、アンテナアレイ６０５を使用して通信ビーム６１７を形成し得る。いくつかの例では、通信ビーム６１７のカバレージエリアは、例えば、プリアンブルを使用して第１の端末６２０－１について決定された測位情報に基づいて、第１の端末６２０－１を包含する。とは言うものの、場合によっては、決定された測位情報は、第１の端末６２０－１の位置の大まかな推定値を提供する。そのような場合、第１の端末６２０－１から受信される信号の品質は、通信ビーム６１７のカバレージエリアを再配置することによって高められ得、例えば、通信ビーム６１７を介して第１の端末６２０－１から送信される信号の品質は、第１の端末６２０－１が通信ビーム６１７のカバレージエリア内の中心にあるときに高められ得る。
【0078】
通信ビーム６１７のカバレージエリア上の好ましい位置を決定するために、通信ネットワークは、例えば、通信ビーム６１７のための異なるカバレージエリアに対応する通信ビーム６１７のためのビーム係数の異なるセットを使用することによって、地理的領域にわたって通信ビーム６１７のカバレージエリアを調整し得る。場合によっては、通信ビーム６１７は、第１の端末６２０－１の決定された位置の周りの通信ビーム６１７のカバレージエリアをディザリングし得る。他の場合には、通信ネットワークは、ワイドカバレージエリア６６５の大部分（又はすべて）にわたって通信ビームのカバレージエリアを調整し得る。いくつかの例では、通信ビーム６１７のカバレージエリアをディザリング又は調整することは、離散量のカバレージエリアをカバーすることと、カバレージエリアの各々において第１の端末６２０－１から受信された信号の品質を測定することとを含む。いくつかの例では、通信ビーム６１７のカバレージエリアをディザリング又は調整することは、アンテナアレイ６０５において受信される信号の同じセットに対して実行され得る。すなわち、通信ビーム信号は、通信ビーム６１７のためのアンテナアレイ６０５からのコンポーネント信号にビームフォーミング係数の現在のセットを適用することに基づいて生成され得、ビームフォーミング係数の追加のセットが、（例えば、後続の通信ビーム信号を決定するために使用される）ビームフォーミング係数の更新されたセットを決定するために、アンテナアレイ６０５からのコンポーネント信号の記憶されたバージョンに適用され得る。いくつかの例では、通信ネットワークは、第１の端末６２０－１から受信された信号の品質がビームカバレージエリア６６０－ａ内で最高であると決定する。そのため、通信ネットワークは、通信ビーム６１７がビームカバレージエリア６６０－ａをカバーするように、通信ビーム６１７を形成するために使用されるビーム係数を構成し得る。
【0079】
いくつかの例では、第２の端末６２０－２は、ビームカバレージエリア６６０－ａ内に配置され得る。そのような場合、通信ネットワークはまた、通信ビーム６１７を使用して、例えば、第１の端末６２０－１とは異なる時間又は周波数リソースを使用して、第２の端末６２０－２と通信し得る。第２の端子６２０－２は、第１の端子６２０－１から、ｄと称され得る距離だけ分離され得る。
【0080】
いくつかの例では、通信ネットワークは、ワイドカバレージエリア６６５内に確立された異なるビームカバレージエリアではなく、ビームカバレージエリア６６０－ａ内の第２の端末６２０－２の位置を識別することに基づいて、例えば、第２の端末６２０－２から受信されるプリアンブルに基づいて、通信ビーム６１７を使用して第２の端末６２０－２と通信することができる。いくつかの例では、第２の端末６２０－２を検出した後、ビームカバレージエリア６６０－ａは、例えば、第１の端末６２０－１と第２の端末６２０－２との間の共通点の上にビームカバレージエリア６６０を中心を置くことに基づいて、第１の端末６２０－１と第２の端末６２０－２の両方から受信される信号の平均品質を高める（例えば、最大化する）ように調整され得る。そのような場合、ビームカバレージエリア６６０の前の位置（例えば、ビームカバレージエリア６６０－ａの位置）に対して、第１の端末６２０－１から受信される信号の品質は低下し得るが、第２の端末６２０－２から受信される信号の品質は高まり得る。いくつかの例では、通信ネットワークは、第１の端末６２０－１及び第２の端末６２０－２の両方からの閾値信号品質を達成するビームカバレージエリア６６０の好ましい測位を識別するために、ビームカバレージエリア６６０の位置を同様にディザリングし得る。
【0081】
図６Ｂは、本明細書に記載される例による、スパースアンテナアレイを使用するビーム管理をサポートする通信サブシステムを示す。
【0082】
通信サブシステム６００－ａは、通信ビームを使用する端末の変化する位置に基づいて通信ビームのカバレージエリアを調整するための技法を示す。いくつかの例では、通信ネットワークは、第１の端末６２０－１の位置が変化することに基づいて通信ビーム６１７のカバレージエリアを調整し、これはビームトラッキングと称され得る。いくつかの例では、第１の端末６２０－１の位置の（例えば、閾値距離よりも大きい）変化に基づいて、通信ネットワークは、通信ビーム６１７のための更新されたビーム係数を決定し得、これは、通信ビーム６１７がビームカバレージエリア６６０－ｂを有することをもたらし得る。ビームカバレージエリア６６０－ｂは、第１の端末６２０－１の最新の位置を包含し得、通信ビーム６１７を使用して第１の端末から受信された信号は、更新されたビーム係数を使用して受信していることがあり得る。
【0083】
いくつかの例では、第１の端末６２０－１は、チャネルサウンディングプローブを周期的に送信し得る。通信ネットワークは、第１の端末６２０－１の位置を追跡するためにチャネルサウンディングプローブを使用し得る。いくつかの例では、通信ネットワークは、通信ビーム６１７のカバレージエリアをいつ更新すべきかを決定するために第１の端末６２０－１の追跡された位置を使用し、ビーム係数の更新されたセットを決定し得る。
【0084】
いくつかの例では、通信ビーム６１７の調整されたカバレージエリアは、例えば、基準端末と称され得る第１の端末６２０－１を追跡するために使用されている通信ビーム６１７に基づいて、通信ビーム６１７の元のカバレージエリアによって以前に包含されていた第２の端末をもはや包含し得ない。例えば、ビームカバレージエリア６６０－ｂは、第２の端末６２０－２を包含し得ない。他の例では、通信ビーム６１７の元のカバレージエリア内の端末は、元のカバレージエリアの外側に移動し得る。通信ビームのカバレージエリアを離れるか、又は通信ビームのカバレージエリアにから離れた端末との通信を管理するための技法が、本明細書により詳細に記載される。
【0085】
図７Ａは、本明細書に記載される例による、スパースアンテナアレイを使用するビーム管理をサポートする通信サブシステムを示す。
【0086】
通信サブシステム７００－ａは、通信ビームを使用する端末の変化する位置に基づいて通信ビームのカバレージエリアを調整するための技法を示す。いくつかの例では、通信ネットワークは、第２の端末７２０－２の位置が変化することに基づいて通信ビーム７１７のカバレージエリアを調整する。いくつかの例では、第２の端末７２０－２は、通信ビーム７１７の元のカバレージエリアの外側に移動し得る。いくつかの例では、通信ネットワークは、第２の端末７２０－２が元のカバレージエリアの外側に移動したと決定し得、第２の端末７２０－２にサービスを提供し続けるために通信ビーム７１７のカバレージエリアのサイズを調整し得る。いくつかの例では、通信ネットワークは、通信ビーム７１７のカバレージエリアを増加させる更新されたビーム係数を決定し、第１の端末７２０－１及び第２の端末７２０－２の位置を含むビームカバレージエリア７６０－ａをもたらす。
【0087】
第２の端末７２０－２を包含するように通信ビーム７１７のカバレージエリアを増加させても、通信ビーム７１７は、通信ビーム７１７の基準端末と称され得る第１の端末７２０－１の位置に焦点を合わせたままで追跡し得る。したがって、いくつかの例では、通信ビーム７１７のカバレージエリアの調整は、第１の端末７２０－１の許容可能なサービスレベルを維持するために、第２の端末７２０－２などの他の端末の移動に基づいて制限され得る。
【0088】
図７Ｂは、本明細書に記載される例による、スパースアンテナアレイを使用するビーム管理をサポートする通信サブシステムを示す。
【0089】
通信サブシステム７００－ｂは、通信ビームを使用する端末の変化する位置に基づいて通信ビームのカバレージエリアを調整するための技法を示す。いくつかの例では、通信ネットワークは、第２の端末７２０－２の位置が変化することに基づいて通信ビーム７１７のカバレージエリアを調整する。いくつかの例では、第２の端末７２０－２は、通信ビーム７１７の元のカバレージエリア（例えば、第１のビームカバレージエリア７６０－ｂ－１）の外側に移動し得る。いくつかの例では、通信ネットワークは、第２の端末７２０－２が元のカバレージエリアの外側に移動したと決定し、第２のビームカバレージエリア７６０－ｂ－２を有する第２の通信ビーム７１７－２を形成し得る。
【0090】
いくつかの例では、第２の端末７２０－２は、第２の通信ビーム７１７－２の基準端末であり得、一方、第１の端末７２０－１は、通信ビーム７１７の基準端末であり得る。したがって、いくつかの例では、通信ネットワークは、例えば、ビームトラッキング技法を使用して、第２の端末７２０－２の現在位置に基づいて第２の通信ビーム７１７－２のカバレージエリアを調整し得る。
【0091】
追加的に又は代替的に、通信サブシステム７００－ｂは、閾値を超える通信ビームの利用率に基づいて通信ビームのカバレージエリアを調整するための技法を示し得る。いくつかの例では、通信ビーム７１７の利用率が閾値を超えたと決定することに基づいて、通信ネットワークは、第２の端末７２０－２を、新しい通信ビームである第２の通信ビーム７１７－２の基準端末として識別し得る。第２の通信ビーム７１７－２を形成することに基づいて、通信ネットワークは、通信ビーム７１７を第１の端末７２０－１上に集中させ得、第２の通信ビーム７１７－２を第２の端末７２０－２上に集中させ得る。
【0092】
他の例では、ワイド通信ビーム７１９の利用率が閾値に達したと決定することに基づいて、通信ネットワークは、例えば、ワイドカバレージエリア７６５によってカバーされる地理的領域にサービスを提供するための通信システムの容量を更に増加させるために、第２の端末７２０－２を新しい通信ビームの基準端末として識別し得る。
【0093】
いくつかの例では、第２の通信ビーム７１７－２が形成されるとき、通信ネットワークは、異なる通信ビームに割り当てられたリソースを管理し得る。例えば、通信ネットワークは、例えば、第２のビームカバレージエリア７６０－ｂ－２が第１のビームカバレージエリア７６０－ｂ－１と重なり合う場合、通信ビーム７１７に割り当てられたリソースに直交する通信リソースを第２の通信ビーム７１７－２に割り振り得る。又は、通信ネットワークは、通信ビーム７１７に割り振られたリソースを、第２の通信ビーム７１７－２に割り振られた通信リソースに直交するように変更し得る。いくつかの例では、第２のビームカバレージエリア７６０－ｂ－２が第１のビームカバレージエリア７６０－ｂ－１からある距離だけ離れて移動する場合（例えば、ビームカバレージエリアがもはや重なり合わないように）、重なり合うリソースが通信ビーム７１７及び第２の通信ビーム７１７－２に割り当てられ得る。
【0094】
図８は、本明細書に記載される例による、スパースアンテナアレイを使用するビーム管理のための動作の例示的なセットを示す。
【0095】
フローチャート８００は、図１～図８を参照しながら上記に記載した通信システム又はサブシステムの例であり得る、通信ネットワーク（例えば、衛星ネットワーク）によって実行され得る。いくつかの例では、フローチャート８００は、スパースアンテナアレイを使用するビーム管理をサポートするために実行される例示的な動作の例示的なシーケンスを示す。例えば、フローチャート８００は、容量パラメータに基づいてナロー通信ビームをアクティブ化するための動作と、通信ビームを使用して端末を追跡するための動作と、端末の移動に基づいて通信ビームを調整するための動作とを示している。
【0096】
フローチャート８００に記載された動作のうちの１つ以上は、プロセスにおいてより早く又はより遅く実行されるか、省略されるか、置き換えられるか、補足されるか、又は別の動作と組み合わされ得る。また、本明細書に記載する追加の動作がフローチャート８００に含まれ得る。
【0097】
８２０において、通信ネットワークは、１つ以上のワイド通信ビームの１つ以上のワイドカバレージエリア内の１つ以上の端末の存在を識別し得る。いくつかの例では、通信ネットワークは、１つ以上の端末から送信されたプリアンブルに基づいて１つ以上の端末の存在を識別する。プリアンブルは、１つ以上のディスカバリビームを使用して受信され得る。いくつかの例では、ディスカバリビームのディスカバリエリアは、同様の境界を有するワイド通信ビームのカバレージエリアと重なり合う。他の例では、ディスカバリビームのディスカバリエリアは、ワイド通信ビームのカバレージエリアとは異なり、例えば、異なる直径、異なるパターンなどを有する。いくつかの例では、通信ネットワークは、ディスカバリビームを使用してプリアンブルを受信することに基づいて、例えば、プリアンブルに含まれる測位情報、プリアンブルを受信するために使用されるディスカバリビームの境界などに基づいて、端末の位置（例えば、大まかな位置）を決定し得る。
【0098】
８２５において、通信ネットワークは、１つ以上の端末と通信するために１つ以上のワイド通信ビームを使用し得る。各ワイド通信ビーム内で、通信ネットワークは、複数の端末と通信し得る。いくつかの例では、通信ネットワークは、端末について決定された測位情報に基づいて、どの端末と通信するためにどのワイド通信ビームを使用すべきかを決定する。例えば、通信ネットワークは、プリアンブルを受信するために使用されるディスカバリビームのディスカバリエリアの境界と重なり合う境界を伴うワイドカバレージエリアを有するワイド通信ビームを使用し得る。
【0099】
８３０において、通信ネットワークは、例えば、ワイドカバレージエリア内の端末の数、ワイドカバレージエリア内の端末のサービスレベル、ワイドカバレージエリア内の端末による使用履歴、又はそれらの組み合わせに基づいて、１つ以上のワイド通信ビームの利用率が閾値（例えば、８０％又は９０％容量よりも大きい）に達したと決定し得る。
【0100】
８３５において、通信ネットワークは、容量閾値に達した１つ以上のワイド通信ビーム内に１つ以上のナロー通信ビームを形成し得る。いくつかの例では、通信ネットワークは、ワイド通信ビーム内に１つ以上のナロー通信ビームを形成し、それにより、１つ以上のナロー通信ビームのビームカバレージエリアの中心は、ワイド通信ビームのワイドカバレージエリアの境界内にある。いくつかの例では、１つ以上のナロー通信ビームは、領域固有（例えば、高密度の端末の領域をカバーするように形成される）、端末固有（例えば、特定の端末を追跡するように形成される）、又はそれらの何らかの組み合わせであり得る。いくつかの例では、ワイド通信ビーム内のナロービームの時間、周波数、及び分極化リソースは、ワイド通信ビームの時間、周波数、及び分極化リソースに直交する。いくつかの例では、通信ネットワークは、ワイド通信ビームと、ワイド通信ビーム内の１つ以上のナロー通信ビームとを同時に動作させ、１つ以上のナロー通信ビームは、ワイド通信ビームの容量を補う。他の例では、通信ネットワークは、ワイドカバレージエリアによってカバーされる地理的領域にサービスを提供するために、ワイド通信ビーム又は１つ以上のナロー通信ビームを代替的に（例えば、時間的に）動作させる。したがって、通信ネットワークは、プリアンブル送信、チャネルサウンディングプローブ送信などの制御シグナリングのために、ワイドカバレージエリアにわたって通信リソース（例えば、時間、周波数、又は分極化リソース）のセットを予約し得る。
【0101】
いくつかの例では、１つ以上のナロー通信ビームを形成することは、１つ以上のナロー通信ビームに関連付けられた基準端末から受信される信号の品質が高められるように、１つ以上のナロー通信ビームを測位することを含む。例えば、通信システムは、ナロー通信ビームのための基準端末の大まかな位置の周りでナロー通信ビームをディザリングし、最も高い品質を有する基準端末から受信される信号に関連付けられたナロー通信ビームのためのビームカバレージエリアを選択し得る。
【0102】
８４０において、通信ネットワークは、１つ以上のワイドカバレージエリア内の基準端末の位置に基づいてナロー通信ビームを調整し得る。いくつかの例では、通信ネットワークは、対応する基準端末の移動に基づいて、１つ以上のナロー通信ビームのビームカバレージエリアを調整し得る。例えば、基準端末に対応するナロー通信ビームの場合、通信ネットワークは、例えば、ナロー通信ビームを拡大すること、ナロー通信ビームを移動させることなどのビームトラッキング技法を使用して、基準端末による移動に適応するように通信ビームのカバレージエリアを調整し得る。
【0103】
追加的に又は代替的に、通信ネットワークは、基準端末の変化する位置に基づいて追加のナロー通信ビームを形成し得る。追加のナロー通信ビームは、追加の基準端末とリンクされ得る。
【0104】
図９は、本明細書に記載される例による、スパースアンテナアレイを使用するビーム管理のための動作の例示的なセットを示す。方法９００は、図１及び図２を参照しながら記載される通信ネットワーク（又はそのコンポーネント）の例であり得る、アンテナアレイ、地上システム、又はそれらの組み合わせのコンポーネントによって実行され得る。いくつかの例では、通信ネットワークは、記載される機能を実行するように通信ネットワークの機能要素を制御するための命令のセットを実行し得る。追加的又は代替的に、通信ネットワークは、専用ハードウェアを使用して、記載される機能の態様を実行し得る。
【0105】
９０５において、方法９００は、地理的エリア内の端末を識別することを含み得る。９０５の動作は、本明細書に開示の例に従って実行され得る。いくつかの例では、９０５の動作の態様は、図２を参照して本明細書に記載されるように、信号検出器によって実行され得る。
【0106】
９１０において、方法９００は、アンテナアレイに対して、端末のための第１のビームを形成するために第１のビーム係数を決定することを含み得、第１のビームのカバレージエリアは地理的エリアを包含しており、アンテナアレイのアンテナの要素間間隔は、アンテナアレイにわたって異なる。９１０の動作は、本明細書に開示の例に従って実行され得る。いくつかの例では、９１０の動作の態様は、図２を参照して本明細書に記載されるように、ビームマネージャによって実行され得る。
【0107】
９１５において、方法９００は、第１のビームを使用して端末と通信することを含み得る。９１５の動作は、本明細書に開示の例に従って実行され得る。いくつかの例では、９１５の動作の態様は、図２を参照して本明細書に記載されるように、通信マネージャによって実行され得る。
【0108】
９２０において、方法９００は、第１のビームの利用率が閾値を超えたと決定することを含み得る。９２０の動作は、本明細書に開示の例に従って実行され得る。いくつかの例では、９２０の動作の態様は、図２を参照して本明細書に記載されるように、ビームマネージャによって実行され得る。
【0109】
９２５において、方法９００は、アンテナアレイに対して、閾値を超える第１のビームの利用率に少なくとも部分的に基づいて、第２のビームの第２のビーム係数を決定することを含み得、第２のビームのカバレージエリアは、第１のビームのカバレージエリアとは異なる。９２５の動作は、本明細書に開示の例に従って実行され得る。いくつかの例では、９２５の動作の態様は、図２を参照して本明細書に記載されるように、ビームマネージャによって実行され得る。
【0110】
９３０において、方法９００は、第２のビームを使用して端末と通信することを含み得る。９３０の動作は、本明細書に開示の例に従って実行され得る。いくつかの例では、９３０の動作の態様は、図２を参照して本明細書に記載されるように、通信マネージャによって実行され得る。
【0111】
いくつかの例では、本明細書に記載される装置は、方法９００などの１つ又は複数の方法を実行し得る。本装置は、地理的領域内の端末を識別することと、アンテナアレイに対して、端末のための第１のビームを形成するために第１のビーム係数を決定することであって、第１のビームのカバレージエリアは地理的領域を包含しており、アンテナアレイのアンテナの要素間間隔は、アンテナアレイにわたって異なる、決定することと、第１のビームを使用して端末と通信することと、第１のビームの利用率が閾値を超えたと決定することと、アンテナアレイに対して、第１のビームの利用率が閾値を超えることに少なくとも部分的に基づいて、第２のビームの第２のビーム係数を決定することであって、第２のビームのカバレージエリアは、第１のビームのカバレージエリアとは異なる、決定することと、第１のビームを使用して、端末と通信することと、を行うための特徴、回路、論理、手段、又は命令（例えば、プロセッサによって実行可能な命令を記憶する非一時的コンピュータ可読媒体）を含み得る。
【0112】
いくつかの例では、本装置は、第１のビーム係数に少なくとも部分的に基づいて第１のビームを形成するための特徴、回路、論理、手段、又は命令を含み得、第２のビームのカバレージエリアは、第１のビームのカバレージエリア内にある中心を有する。
【0113】
いくつかの例では、本装置は、地理的領域内の複数の端末を識別することであって、複数の端末は、端末を含む、識別することと、第１のビームを使用して複数の端末と通信することであって、第１のビームの利用率は、複数の端末と通信することに少なくとも部分的に基づいて、閾値を超えると決定される、通信することと、を行うための特徴、回路、論理、手段、又は命令を含み得る。
【0114】
いくつかの例では、第１のビームの利得は、第２のビームの利得よりも低い。
【0115】
いくつかの例では、本装置は、地理的領域内の複数の端末を識別することであって、複数の端末は、端末を含む、識別することと、アンテナアレイに対して、第１のビームのカバレージエリア内にそれぞれの中心を有するそれぞれのカバレージエリアを有する複数の端末のための複数のビームを形成ために複数のビーム係数を決定することであって、複数のビームのそれぞれのカバレージエリアは、複数の端末のそれぞれの位置に対応し、複数のビーム係数は、第２のビーム係数を含む、決定することと、を行うための特徴、回路、論理、手段、又は命令を含み得る。
【0116】
いくつかの例では、本装置は、地理的領域内の追加の端末を識別するために第１のビーム中の通信リソースを予約するための特徴、回路、論理、手段、又は命令を含み得る。
【0117】
いくつかの例では、第２のビームのカバレージエリアは、端末の位置に対応しており、本装置は、地理的領域内の第２の端末を識別することと、アンテナアレイに対して、第２の端末のための第３のビームを形成するために第３のビーム係数を決定することであって、第３のビームのカバレージエリアは、第２の端末の位置に対応する、決定することと、を行うための特徴、回路、論理、手段、又は命令を含み得る。
【0118】
いくつかの例では、本装置は、端末及び第２の端末を識別することに少なくとも部分的に基づいて、端末の第１の測位情報及び第２の端末の第２の測位情報を受信するための特徴、回路、論理、手段、又は命令を含み得、第２のビーム係数及び第３のビーム係数は、第１の測位情報及び第２の測位情報に少なくとも部分的に基づいて決定される。
【0119】
いくつかの例では、本装置は、端末及び第２の端末を識別することに少なくとも部分的に基づいて、端末からの第１の基準信号を受信し、かつ第２の端末からの第２の基準信号を受信するための特徴、回路、論理、手段、又は命令を含み得、第２のビーム係数及び第３のビーム係数は、第１の基準信号及び第２の基準信号に少なくとも部分的に基づいて決定される。
【0120】
いくつかの例では、本装置は、第３のビームを使用して第２の端末と通信するための特徴、回路、論理、手段、又は命令を含み得、第２のビームを使用して端末と通信し、かつ第３のビームを使用して第２の端末と通信することは、アンテナアレイにおいて信号を検出することであって、検出された信号は、端末から送信され、かつアンテナアレイにおいて検出された第１の信号のそれぞれのコンポーネントと、第２の端末から送信され、かつアンテナアレイにおいて検出された第２の信号のそれぞれのコンポーネントとを含む、検出することと、端末のための第１のビーム信号を取得するために、第２のビーム係数を検出された信号に適用し、かつ第２の端末のための第２のビーム信号を取得するために、第３のビーム係数を検出された信号に適用することと、を含む。
【0121】
いくつかの例では、本装置は、第１の送信器から受信された第１の信号、第２の送信器から受信された第２の信号、第１の送信器の位置、及び第２の送信器の位置に少なくとも部分的に基づいて、アンテナアレイのアンテナの位置を決定するための特徴、回路、論理、手段、又は命令を含み得る。
【0122】
いくつかの例では、第２のビームのカバレージエリアは、端末の位置に対応しており、本装置は、アンテナアレイに対して、第２のビームを形成することに少なくとも部分的に基づいて、第２のビームのカバレージエリアを調整するための第３のビーム係数を決定することであって、第２のビームの調整されるカバレージエリアは、端末の第２の位置に対応する、決定すること、を行うための特徴、回路、論理、手段、又は命令を含み得る。
【0123】
いくつかの例では、第２のビームのカバレージエリアは、第２のビーム係数に少なくとも部分的に基づく第１のサイズを有し、ビームの調整されるカバレージエリアは、第３のビーム係数に少なくとも部分的に基づく第２のサイズを有する。
【0124】
いくつかの例では、本装置は、第２のビームのカバレージエリア内の第２の端末を識別することであって、端末の位置は、第２の端末の位置から第１の距離にある、識別することと、アンテナアレイに対して、第２の端末を識別することに少なくとも部分的に基づいて、第２の端末の位置に少なくとも部分的に基づく第２のビームの調整されるカバレージエリアに関連付けられる第３のビーム係数を決定することと、を行うための特徴、回路、論理、手段、又は命令を含み得る。
【0125】
いくつかの例では、本装置は、第２のビームのカバレージエリア内の第２の端末を識別することであって、端末の位置は、第２の端末の位置から第１の距離にある、識別することと、端末の位置と第２の端末の位置との間の距離の変化を決定することと、アンテナアレイに対して、距離の変化に少なくとも部分的に基づいて、第２のビームのカバレージエリアのサイズを調整する第３のビーム係数を決定することと、を行うための特徴、回路、論理、手段、又は命令を含み得る。
【0126】
いくつかの例では、本装置は、第２のビームのカバレージエリア内の第２の端末を識別することであって、端末の位置は、第２の端末の位置から第１の距離にある、識別することと、端末の位置と第２の端末の位置との間の距離の変化を決定することと、アンテナアレイに対して、第２の端末のための第３のビームを形成するための第３のビーム係数を決定することであって、第３のビームのカバレージエリアは、第２の端末の位置に対応する、決定することと、を行うための特徴、回路、論理、手段、又は命令を含み得る。
【0127】
いくつかの例では、本装置は、第２のビームのカバレージエリア内の第２の端末を識別することと、第２のビームを使用して第２の端末と通信することと、を行うための特徴、回路、論理、手段、又は命令とを含み得る。
【0128】
いくつかの例では、本装置は、第１のビーム係数を決定することに少なくとも部分的に基づいて、アンテナアレイにおいて検出された信号に、ビーム係数の複数のセットを適用することであって、ビーム係数の複数のセットに従って第２のビームに対して複数のカバレージエリアが形成され、複数のカバレージエリアの各カバレージエリアは、異なる地理的領域をカバーしており、複数のカバレージエリアは、第２のビームのカバレージエリアを含み、ビーム係数の複数のセットは、第２のビーム係数を含む、適用することと、複数のカバレージエリアの各カバレージエリアに対して、端末から送信され、かつビーム係数の複数のセットに関連付けられたそれぞれのビーム信号において受信された信号の信号品質を決定することと、ビーム係数の複数のセットのうちのビーム係数の他のセットに従って受信された信号の信号品質に対する、第２のビーム係数に従って受信された信号の信号品質に少なくとも部分的に基づいて、第２のビーム係数を選択することと、を行うための特徴、回路、論理、手段、又は命令を含み得る。
【0129】
いくつかの例では、信号の信号品質は、信号のビット誤り率、信号の信号対雑音比、信号の信号対干渉プラス雑音比、又はそれらの組み合わせに少なくとも部分的に基づいて決定される。
【0130】
いくつかの例では、本明細書に記載されるシステムは、方法９００などの１つ又は複数の方法を実行し得る。本システムは、地理的領域内の端末を識別するように構成された信号検出器と、ビームマネージャであって、アンテナアレイに対して、端末のための第１のビームを形成するために第１のビーム係数を決定し、第１のビームのカバレージエリアは地理的領域を包含しており、アンテナアレイのアンテナの要素間間隔は、アンテナアレイにわたって異なる、ビームマネージャと、第１のビームを使用して端末と通信することと、第１のビームの利用率が閾値を超えたと決定することと、を行うように構成された通信マネージャと、を含み得、ビームマネージャは、アンテナアレイに対して、第１のビームの利用率が閾値を超えることに少なくとも部分的に基づいて、第２のビーム係数を決定するように更に構成され、通信マネージャは、第２のビームを使用して端末と通信するように更に構成されている。
【0131】
本システムのいくつかの例では、ビームマネージャは、第１のビーム係数に少なくとも部分的に基づいて第１のビームを形成するように更に構成されており、第２のビームのカバレージエリアは、第１のビームのカバレージエリア内にある中心を有する。
【0132】
本システムのいくつかの例では、信号検出器は、地理的領域内の複数の端末を識別するように更に構成され、複数の端末は、端末を含み、通信マネージャは、第１のビームを使用して複数の端末と通信するように更に構成されており、第１のビームの利用率は、複数の端末と通信することに少なくとも部分的に基づいて閾値を超えていると決定される。
【0133】
本システムのいくつかの例では、信号検出器は、地理的領域内の複数の端末を識別するように更に構成され、複数の端末は、端末を含み、ビームマネージャは、アンテナアレイに対して、第１のビームのカバレージエリア内にそれぞれの中心を有するそれぞれのカバレージエリアを有する複数の端末のための複数のビームを形成するために複数のビーム係数を決定するように更に構成されており、複数のビームのそれぞれのカバレージエリアは、複数の端末のそれぞれの位置に対応しており、複数のビーム係数は、第２のビーム係数を含む。
【0134】
本システムのいくつかの例では、通信マネージャは、地理的領域内の追加の端末を識別するために、第１のビーム中の通信リソースを予約するように更に構成されている。
【0135】
本システムのいくつかの例では、第２のビームのカバレージエリアは、端末の位置に対応しており、信号検出器は、地理的領域内の第２の端末を識別するように更に構成されており、ビームマネージャは、アンテナアレイに対して、第２の端末のための第３のビームを形成するための第３のビーム係数を決定するように更に構成されており、第３のビームのカバレージエリアは、第２の端末の位置に対応する。
【0136】
いくつかの例では、本システムは、第１の送信器から受信された第１の信号、第２の送信器から受信された第２の信号、第１の送信器の位置、及び第２の送信器の位置に少なくとも部分的に基づいて、アンテナアレイのアンテナの位置を決定するように構成された測位コンポーネントを含む。
【0137】
本システムのいくつかの例では、第２のビームのカバレージエリアは、端末の位置に対応しており、ビームマネージャは、アンテナアレイに対して、第２のビームを形成することに少なくとも部分的に基づいて、第２のビームのカバレージエリアを調整するために第３のビーム係数を決定するように更に構成されており、第２のビームの調整されるカバレージエリアは、端末の第２の位置に対応する。
【0138】
本システムのいくつかの例では、信号検出器は、第２のビームのカバレージエリア内の第２の端末を識別するように更に構成されており、端末の位置は、第２の端末の位置から第１の距離にあり、ビームマネージャは、アンテナアレイに対して、第２の端末を識別することに少なくとも部分的に基づいて、第２の端末の位置に少なくとも部分的に基づく第２のビームの調整されるカバレージエリアに関連付けられる第３のビーム係数を決定するように更に構成されている。
【0139】
本システムのいくつかの例では、信号検出器は、第２のビームのカバレージエリア内の第２の端末を識別するように更に構成されており、端末の位置は、第２の端末の位置から第１の距離にある。本システムはまた、端末の位置と第２の端末の位置との間の距離の変化を決定するように構成された測位コンポーネントを含み得、ビームマネージャは、アンテナアレイに対して、距離の変化に少なくとも部分的に基づいて第２のビームのカバレージエリアのサイズを調整する第３のビーム係数を決定するように更に構成されている。
【0140】
本システムのいくつかの例では、信号検出器は、第２のビームのカバレージエリア内の第２の端末を識別するように更に構成されており、端末の位置は、第２の端末の位置から第１の距離にある。本システムはまた、端末の位置と第２の端末の位置との間の距離の変化を決定するように構成された測位コンポーネントを含み得、ビームマネージャは、アンテナアレイに対して、第２の端末のための第３のビームを形成するための第３のビーム係数を決定するように更に構成されており、第３のビームのカバレージエリアは、第２の端末の位置に対応する。
【0141】
本システムのいくつかの例では、信号検出器は、第２のビームのカバレージエリア内の第２の端末を識別するように更に構成されており、通信マネージャは、第２のビームを使用して第２の端末と通信するように更に構成されている。
【0142】
本システムのいくつかの例では、ビームマネージャは、第１のビーム係数を決定することに少なくとも部分的に基づいて、アンテナアレイにおいて検出された信号に、ビーム係数の複数のセットを適用するように更に構成されており、複数のカバレージエリアは、ビーム係数の複数のセットに従って第２のビームに対して形成され、複数のカバレージエリアの各カバレージエリアは、異なる地理的領域をカバーしており、複数のカバレージエリアは、第２のビームのカバレージエリアを含み、ビーム係数の複数のセットは、第２のビーム係数を含んでおり、信号検出器は、複数のカバレージエリアの各カバレージエリアに対して、端末から送信され、かつビーム係数の複数のセットに関連付けられたそれぞれのビーム信号において受信された信号の信号品質を決定するように更に構成されており、ビームマネージャは、ビーム係数の複数のセットのうちのビーム係数の他のセットに従って受信された信号の信号品質に対する、第２のビーム係数に従って受信された信号の信号品質に少なくとも部分的に基づいて、第２のビーム係数を選択するように更に構成されている。
【0143】
これらの方法は、実装形態の例を説明しており、動作及びステップは、他の実装形態が可能であるように再構成又は他の方法で修正することができることに留意されたい。いくつかの例では、２つ以上の方法からの態様を組み合わせることができる。例えば、各方法の態様は、他の方法のステップ若しくは態様、又は本明細書に記載の他のステップ若しくは技術を含むことができる。
【0144】
本明細書に記載される情報及び信号は、様々な異なる技術及び技術のいずれかを使用して表すことができる。例えば、説明全体を通じて参照され得るデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、及びチップは、電圧、電流、電磁波、磁場若しくは磁性粒子、光場若しくは光学粒子、又はそれらの任意の組み合わせによって表すことができる。
【0145】
本明細書の開示に関連して説明される様々な例示的なブロック及びモジュールは、汎用プロセッサ、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ若しくは他のプログラマブルロジックデバイス、別個のゲート若しくはトランジスタ論理、別個のハードウェアコンポーネント、又は本明細書に記載される機能を実行するように設計された、これらのいずれかの組み合わせで実現又は実行することができる。汎用プロセッサはマイクロプロセッサであってもよいが、代替的に、プロセッサは、任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、又はステートマシンであってもよい。プロセッサはまた、コンピューティングデバイスの組み合わせ（例えば、ＤＳＰ及びマイクロプロセッサの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと併せた１つ以上のマイクロプロセッサ、又はそのような任意の他の構成の組み合わせ）として実装されてもよい。
【0146】
本明細書に記載される機能は、ハードウェア、プロセッサによって実行されるソフトウェア、ファームウェア、又はそれらの任意の組み合わせで実装することができる。プロセッサによって実行されるソフトウェアに実装される場合、機能は、コンピュータ可読媒体上に１つ以上の命令又はコードとして格納又は送信され得る。他の例及び実施形態は、本開示及び添付の請求項の範囲内にある。例えば、ソフトウェアの性質により、本明細書に記載の機能は、プロセッサによって実行されるソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、ハード配線、又はそれらの任意の組み合わせを使用して実装することができる。機能を実装する特徴はまた、機能の一部が異なる物理的位置で実装されるように分散されることを含めて、様々な位置に物理的に配置してもよい。
【0147】
コンピュータ可読媒体は、非一時的コンピュータ記憶媒体と、コンピュータプログラムの１つの場所から別の場所への転送を容易にするいずれかの媒体を含む通信媒体との両方を含む。非一時的記憶媒体は、汎用又は専用コンピュータによってアクセスすることができるいずれかの利用可能な媒体であってもよい。限定ではなく例として、非一時的コンピュータ可読媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、電気的消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ、コンパクトディスク読み出し専用メモリ（ＣＤＲＯＭ）若しくは他の光ディスク記憶デバイス、磁気ディスク記憶デバイス若しくは他の磁気記憶デバイス、又は命令若しくはデータ構造の形態で所望のプログラムコード手段を実行若しくは記憶するために使用することができ、汎用若しくは専用コンピュータ、又は汎用若しくは専用プロセッサによってアクセスすることができる任意の他の非一時的媒体を含むことができる。また、いずれかの接続は、コンピュータ可読媒体と適切に称される。例えば、ソフトウェアが、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア、デジタル加入者回線（digital subscriber line、ＤＳＬ）、又は赤外線、無線、マイクロ波などの無線技術を使用してウェブサイト、サーバ、又は他のリモートソースから送信される場合、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア、ＤＳＬ、又は赤外線、無線、マイクロ波などの無線技術は、媒体の定義に含まれる。本明細書で使用されるように、ディスク（Disk）及びディスク（Disc）には、ＣＤ、レーザディスク、光ディスク、デジタル多目的ディスク（digital versatile disc、ＤＶＤ）、フロッピーディスク及びブルーレイディスクが含まれ、ディスクは通常、磁気的にデータを再現し、一方、ディスクはレーザを用いて光学的にデータを再現する。上記の組み合わせもまた、コンピュータ可読媒体の範囲内に含まれる。
【0148】
特許請求の範囲を含めて本明細書で使用される場合、項目のリスト（例えば、「のうちの少なくとも１つ」又は「のうちの１つ以上」などの句で始まる項目のリスト）で使用される「又は」は、包含的なリストを示し、その結果、例えば、Ａ、Ｂ、又はＣのうちの少なくとも１つのリストは、Ａ若しくはＢ若しくはＣ、又はＡＢ若しくはＡＣ若しくはＢＣ、又はＡＢＣ（即ち、Ａ及びＢ及びＣ）を意味する。また、本明細書で使用される場合、「に基づく」という句は、排他的な条件の集合を言及するものとして解釈されるべきではない。例えば、「条件Ａに基づく」と記載される例示的なステップは、本開示の範囲から逸脱することなく、条件Ａ及び条件Ｂの両方に基づくことができる。換言すれば、本明細書で使用される場合、「に基づく」という句は、「に少なくとも部分的に基づく」という句と同じように解釈されるものとする。
【0149】
添付図面において、同様のコンポーネント又は特徴は、同じ参照ラベルを有してもよい。更に、同じタイプの様々なコンポーネントは、参照ラベルの後にダッシュを付け、類似のコンポーネントを区別する第２ラベルを付けることによって区別することができる。第１参照ラベルのみが本明細書で使用される場合、その説明は、第２参照ラベル又は他の後続の参照ラベルに関係なく、同じ第１参照ラベルを有する類似のコンポーネントのいずれかに適用可能である。
【0150】
本明細書に記載の説明は、添付の図面に関連して、例示的な構成を説明しており、実装され得る、又は特許請求の範囲内にあるすべての例を表すものではない。本明細書で使用される「例示的」という用語は、「例、実例、又は例示としての役割を果たすこと」を意味し、「好ましい」又は「他の例よりも有利である」ことを意味しない。詳細な説明は、記載された技術の理解を提供することを目的とした具体的な詳細を含む。しかしながら、これらの技術は、これらの具体的な詳細なしに実施することができる。一部の例では、説明された例の概念を不明瞭にすることを避けるために、周知の構造及びデバイスが、ブロック図の形式で示されている。
【0151】
本明細書の説明は、当業者が本開示を作製又は使用することができるように提供される。本開示に対する様々な修正は、当業者には容易に明らかであり、本明細書で定義される一般原理は、本開示の範囲から逸脱することなく、他の変形に適用することができる。したがって、本開示は、本明細書に記載の実施例及び設計に限定されるものではなく、本明細書に開示される原理及び新規の特徴と一致する最も広い範囲を与えられるべきである。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9】
【手続補正書】
【提出日】2022-09-09
【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】
通信方法であって、地理的領域（１５５）内の端末（１２０）を識別するステップと、
第１の送信器（１２０）から受信された第１の信号、第２の送信器（１２０）から受信された第２の信号、前記第１の送信器（１２０）の位置、及び前記第２の送信器（１２０）の位置に少なくとも部分的に基づいて、１つ以上の衛星に実装されたアンテナアレイ（１０５）のアンテナ（１１０）の位置を決定するステップであって、前記アンテナアレイ（１０５）の前記アンテナ（１１０）は、宇宙軌道に展開されており、前記アンテナアレイ（１０５）の隣接するアンテナ（１１０）間の距離は、前記アンテナアレイ（１０５）にわたって異なる、ステップと、
前記アンテナアレイ（１０５）に対して、前記端末（１２０）のための第１のビーム（６１９）を形成するための第１のビーム係数を決定するステップであって、前記第１のビーム（６１９）のカバレージエリア（６６５）は、前記地理的領域（１５５）を包含する、ステップと、
前記第１のビーム（６１９）を使用して前記端末（１２０）と通信するステップと、
前記第１のビーム（６１９）の利用率が閾値を超えたと判定するステップと、
前記アンテナアレイ（１０５）に対して、前記第１のビーム（６１９）の利用率が前記閾値を超えることに少なくとも部分的に基づいて、前記端末（１２０）の位置及び前記端末（１２０）に対する前記アンテナ（１１０）の位置に少なくとも部分的に基づいて第２のビーム（６１７）の第２のビーム係数を決定するステップであって、前記第２のビーム（６１７）のカバレージエリア（６６０）は、前記第１のビーム（６１９）のカバレージエリア（６６５）とは異なる、ステップと、
前記第２のビーム（６１７）を使用して前記端末（１２０）と通信するステップと、を含む、通信方法。
【請求項2】
前記第１のビーム係数に少なくとも部分的に基づいて前記第１のビーム（６１９）を形成するステップであって、前記第２のビーム（６１７）のカバレージエリア（６６０）は、前記第１のビーム（６１９）のカバレージエリア（６６５）内に中心を有する、ステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記地理的領域（１５５）内にある複数の端末（１２０）を識別するステップであって、前記複数の端末（１２０）は、前記端末（１２０）を含む、ステップと、前記第１のビーム（６１９）を使用して前記複数の端末（１２０）と通信するステップであって、前記第１のビーム（６１９）の利用率は、前記複数の端末（１２０）と通信することに少なくとも部分的に基づいて、前記閾値を超えていると判定される、ステップと、を更に含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項4】
前記第１のビーム（６１９）の利得は、前記第２のビーム（６１７）の利得よりも低い、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項5】
前記地理的領域（１５５）内にある複数の端末（１２０）を識別するステップであって、前記複数の端末（１２０）は、前記端末（１２０）を含む、ステップと、前記アンテナアレイ（１０５）に対して、前記第１のビーム（６１９）のカバレージエリア（６６５）内にそれぞれ中心を有するそれぞれのカバレージエリアを有する前記複数の端末（１２０）のための複数のビーム（６１７）を形成するために複数のビーム係数を決定するステップであって、前記複数のビーム（６１７）のそれぞれのカバレージエリアは、前記複数の端末（１２０）のそれぞれの位置に対応しており、前記複数のビーム係数は、前記第２のビーム係数を含む、ステップと、を更に含む、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項6】
前記地理的領域（１５５）内の追加の端末（１２０）を識別するために前記第１のビーム（６１９）中の通信リソースを予約するステップを更に含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項7】
前記第２のビーム（６１７）のカバレージエリア（６６０）は、前記端末（１２０）の位置に対応しており、前記方法は、前記地理的領域（１５５）内にある第２の端末（１２０）を識別するステップと、
前記アンテナアレイ（１０５）に対して、前記第２の端末（１２０）のための第３のビーム（７１７）を形成するために第３のビーム係数を決定するステップであって、前記第３のビーム（７１７）のカバレージエリア（７６０）は、前記第２の端末（１２０）の位置に対応する、ステップと、を更に含む、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項8】
前記端末（１２０）及び前記第２の端末（１２０）を識別することに少なくとも部分的に基づいて、前記端末（１２０）の第１の測位情報と前記第２の端末（１２０）の第２の測位情報とを受信するステップを更に含み、前記第２のビーム係数及び前記第３のビーム係数は、前記第１の測位情報及び前記第２の測位情報に少なくとも部分的に基づいて決定される、請求項７に記載の方法。
【請求項9】
前記端末（１２０）及び前記第２の端末（１２０）を識別することに少なくとも部分的に基づいて、前記端末（１２０）から第１の基準信号を受信し、前記第２の端末（１２０）から第２の基準信号を受信するステップを更に含み、前記第２のビーム係数及び前記第３のビーム係数は、前記第１の基準信号及び前記第２の基準信号に少なくとも部分的に基づいて決定される、請求項７に記載の方法。
【請求項10】
前記第３のビーム（７１７）を使用して前記第２の端末（１２０）と通信するステップを更に含み、前記第２のビーム（６１７）を使用して前記端末（１２０）と通信し、かつ前記第３のビーム（７１７）を使用して前記第２の端末（１２０）と通信するステップは、前記アンテナアレイ（１０５）において信号を検出するステップであって、前記検出された信号は、前記端末（１２０）から送信され、かつ前記アンテナアレイ（１０５）において検出された第１の信号のそれぞれのコンポーネント（３２５）と、前記第２の端末（１２０）から送信され、かつ前記アンテナアレイ（１０５）において検出された第２の信号のそれぞれのコンポーネント（３３０）とを含む、ステップと、
前記端末（１２０）のための第１のビーム信号（３７５）を取得するために、前記第２のビーム係数を前記検出された信号に適用し、かつ前記第２の端末（１２０）のための第２のビーム信号（３７５）を取得するために、前記第３のビーム係数を前記検出された信号に適用するステップと、を更に含む、請求項７～９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項11】
前記第２のビーム（６１７）のカバレージエリア（６６０）は、前記端末（１２０）の位置に対応しており、前記方法は、前記アンテナアレイ（１０５）に対して、前記第２のビーム（６１７）を形成することに少なくとも部分的に基づいて、前記第２のビーム（６１７）のカバレージエリア（６６０）を調整するために第３のビーム係数を決定するステップであって、前記第２のビーム（６１７）の調整されたカバレージエリア（６６０）は、前記端末（１２０）の第２の位置に対応する、ステップ、を更に含む、請求項１～１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項12】
前記第２のビーム（６１７）のカバレージエリア（６６０）は、前記第２のビーム係数に少なくとも部分的に基づく第１のサイズを有し、前記第２のビーム（６１７）の前記調整されたカバレージエリア（７６０）は、前記第３のビーム係数に少なくとも部分的に基づく第２のサイズを有する、請求項１２に記載の方法。
【請求項13】
前記第２のビーム（６１７）の前記カバレージエリア（６６０）内にある第２の端末（１２０）を識別するステップであって、前記端末（１２０）の位置は、前記第２の端末（１２０）の位置から第１の距離にある、ステップと、前記アンテナアレイ（１０５）に対して、前記第２の端末（１２０）を識別することに少なくとも部分的に基づいて、前記第２の端末（１２０）の位置に少なくとも部分的に基づく前記第２のビーム（６１７）の調整されたカバレージエリア（６６０）に関連付けられる第３のビーム係数を決定するステップと、を更に含む、請求項１～１０又は１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項14】
前記第２のビーム（６１７）のカバレージエリア（６６０）内にある第２の端末（１２０）を識別するステップであって、前記端末（１２０）の位置は、前記第２の端末（１２０）の位置から第１の距離にある、ステップと、前記端末（１２０）の位置と前記第２の端末（１２０）の位置との間の距離の変化を決定するステップと、
前記アンテナアレイ（１０５）に対して、前記距離の変化に少なくとも部分的に基づいて、前記第２のビーム（６１７）のカバレージエリア（６６０）のサイズを調整する第３のビーム係数を決定するステップと、を更に含む、請求項１～１０又は１２のいずれか一項に記載の方法
【請求項15】
前記第２のビーム（６１７）のカバレージエリア（６６０）内にある第２の端末（１２０）を識別するステップであって、前記端末（１２０）の位置は、前記第２の端末（１２０）の位置から第１の距離にある、ステップと、前記端末（１２０）の位置と前記第２の端末（１２０）の位置との間の距離の変化を決定するステップと、
前記アンテナアレイ（１０５）に対して、前記第２の端末（１２０）のための第３のビーム（７１７）を形成するために第３のビーム係数を決定するステップであって、前記第３のビーム（７１７）のカバレージエリア（７６０）は前記第２の端末（１２０）の位置に対応する、ステップと、を更に含む、請求項１～１０又は１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項16】
前記第２のビーム（６１７）のカバレージエリア（６６０）内にある第２の端末（１２０）を識別するステップであって、前記第２のビーム（６１７）のカバレージエリア（６６０）は、前記第１のビーム（６１９）のカバレージエリア（６６５）よりも小さい、ステップと、前記第２のビーム（６１７）を使用して前記第２の端末（１２０）と通信するステップと、を更に含む、請求項１～１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項17】
前記第１のビーム係数を決定することに少なくとも部分的に基づいて、前記アンテナアレイ（１０５）において検出された信号に、ビーム係数の複数のセットを適用するステップであって、前記ビーム係数の複数のセットに従って前記第２のビーム（６１７）に対する複数のカバレージエリア（６６０）が形成され、前記複数のカバレージエリア（６６０）の各カバレージエリア（６６０）は、異なる地理的領域（１５５）をカバーしており、前記複数のカバレージエリア（６６０）は、前記第２のビーム（６１７）のカバレージエリア（６６０）を含み、前記ビーム係数の複数のセットは、前記第２のビーム係数を含む、ステップと、前記複数のカバレージエリア（６６０）の各カバレージエリア（６６０）に対して、前記端末（１２０）から送信され、かつ前記ビーム係数の複数のセットに関連付けられたそれぞれのビーム信号において受信された信号の信号品質を決定するステップと、
前記ビーム係数の複数のセットのうちのビーム係数の他のセットに従って受信された信号の信号品質に対する、前記第２のビーム係数に従って受信された信号の信号品質に少なくとも部分的に基づいて、前記第２のビーム係数を選択するステップと、を更に含む、請求項１～１０又は１２～１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項18】
信号の信号品質は、前記信号のビット誤り率、前記信号の信号対雑音比、前記信号の信号対干渉プラス雑音比、又はそれらの組み合わせに少なくとも部分的に基づいて決定される、請求項１８に記載の方法。
【請求項19】
通信ネットワーク（２００）であって、地理的領域（１５５）内にある端末（１２０）を識別するように構成された信号検出器（２４０）と、
第１の送信器（１２０）から受信された第１の信号、第２の送信器（１２０）から受信された第２の信号、前記第１の送信器（１２０）の位置、及び前記第２の送信器（１２０）の位置に少なくとも部分的に基づいて、１つ以上の衛星上に実装されたアンテナアレイ（１０５）のアンテナ（１１０）の位置を決定するように構成された測位コンポーネント（２４５）であって、前記アンテナアレイ（１０５）の前記アンテナ（１１０）は、宇宙軌道に展開されており、前記アンテナアレイ（１０５）の隣接するアンテナ（１１０）間の距離は、前記アンテナアレイ（１０５）にわたって異なる、測位コンポーネント（２４５）と、
アンテナアレイ（１０５）に対して、前記端末（１２０）のための第１のビーム（６１９）を形成するために第１のビーム係数を決定するように構成されたビームマネージャ（２２０）であって、前記第１のビーム（６１９）のカバレージエリア（６６５）は、前記地理的領域（１５５）を包含する、ビームマネージャ（２２０）と、
前記第１のビーム（６１９）を使用して前記端末（１２０）と通信することと、前記第１のビーム（６１９）の利用率が閾値を超えたと判定することと、を行うように構成された通信マネージャ（２５０）と、を備え、
前記ビームマネージャ（２２０）は、前記アンテナアレイ（１０５）に対して、前記第１のビーム（６１９）の利用率が前記閾値を超えることに少なくとも部分的に基づいて、前記端末（１２０）の位置及び前記端末（１２０）に対する前記アンテナ（１１０）の位置に少なくとも部分的に基づいて第２のビーム（６１７）の第２のビーム係数を決定するように更に構成されており、前記第２のビーム（６１７）のカバレージエリア（６６０）は、前記第１のビーム（６１９）の前記カバレージエリア（６６５）とは異なり、
前記通信マネージャ（２５０）は、前記第２のビーム（６１７）を使用して前記端末（１２０）と通信するように更に構成されている、通信ネットワーク（２００）。
【請求項20】
前記ビームマネージャ（２２０）は、前記第１のビーム係数に少なくとも部分的に基づいて前記第１のビーム（６１９）を形成するように更に構成されており、前記第２のビーム（６１７）のカバレージエリア（６６０）は、前記第１のビーム（６１９）のカバレージエリア（６６５）内にある中心を有する、請求項２０に記載の通信ネットワーク（２００）。
【請求項21】
前記信号検出器（２４０）は、前記地理的領域（１５５）内にある複数の端末（１２０）を識別するように更に構成されており、前記複数の端末（１２０）は、前記端末（１２０）を含み、前記通信マネージャ（２５０）は、前記第１のビーム（６１９）を使用して前記複数の端末（１２０）と通信するように更に構成されており、前記第１のビーム（６１９）の利用率は、前記複数の端末（１２０）と通信することに少なくとも部分的に基づいて前記閾値を超えていると判定される、請求項２０又は２１に記載の通信ネットワーク（２００）。
【請求項22】
前記信号検出器（２４０）は、前記地理的領域（１５５）内にある複数の端末（１２０）を識別するように更に構成されており、前記複数の端末（１２０）は、前記端末（１２０）を含み、前記ビームマネージャ（２２０）は、前記アンテナアレイ（１０５）に対して、前記第１のビーム（６１９）のカバレージエリア（６６５）内にそれぞれ中心を有するそれぞれのカバレージエリアを有する前記複数の端末（１２０）のための複数のビーム（６１７）を形成するために複数のビーム係数を決定するように更に構成されており、前記複数のビーム（６１７）のそれぞれのカバレージエリアは、前記複数の端末（１２０）のそれぞれの位置に対応しており、前記複数のビーム係数は、前記第２のビーム係数を含む、請求項２０～２２のいずれか一項に記載の通信ネットワーク（２００）。
【請求項23】
前記通信マネージャ（２５０）は、前記地理的領域（１５５）内の追加の端末（１２０）を識別するために、前記第１のビーム（６１９）中の通信リソースを予約するように更に構成されている、請求項２０～２３のいずれか一項に記載の通信ネットワーク（２００）。
【請求項24】
前記第２のビーム（６１７）のカバレージエリア（６６０）は、前記端末（１２０）の位置に対応しており、前記信号検出器（２４０）は、前記地理的領域（１５５）内にある第２の端末（１２０）を識別するように更に構成されており、
前記ビームマネージャ（２２０）は、前記アンテナアレイ（１０５）に対して、前記第２の端末（１２０）のための第３のビーム（７１７）を形成するために第３のビーム係数を決定するように更に構成されており、前記第３のビーム（７１７）のカバレージエリア（７６０）は、前記第２の端末（１２０）の位置に対応する、請求項２０～２４のいずれか一項に記載の通信ネットワーク（２００）。
【請求項25】
前記第２のビーム（６１７）のカバレージエリア（６６０）は、前記端末（１２０）の位置に対応しており、前記ビームマネージャ（２２０）は、前記アンテナアレイ（１０５）に対して、前記第２のビーム（６１７）を形成することに少なくとも部分的に基づいて、前記第２のビーム（６１７）のカバレージエリア（６６０）を調整するための第３のビーム係数を決定するように更に構成されており、前記第２のビーム（６１７）の調整されるカバレージエリア（６６０）は、前記端末（１２０）の第２の位置に対応する、請求項２０～２５のいずれか一項に記載の通信ネットワーク（２００）。
【請求項26】
前記信号検出器（２４０）は、前記第２のビーム（６１７）のカバレージエリア（６６０）内の第２の端末（１２０）を識別するように更に構成されており、前記端末（１２０）の位置は、前記第２の端末（１２０）の位置から第１の距離にあり、前記ビームマネージャ（２２０）は、前記アンテナアレイ（１０５）に対して、前記第２の端末（１２０）を識別することに少なくとも部分的に基づいて、前記第２の端末（１２０）の位置に少なくとも部分的に基づく前記第２のビーム（６１７）の調整されるカバレージエリア（６６０）に関連付けられる第３のビーム係数を決定するように更に構成されている、請求項２０～２５のいずれか一項に記載の通信ネットワーク（２００）。
【請求項27】
前記信号検出器（２４０）は、前記第２のビーム（６１７）のカバレージエリア（６６０）内の第２の端末（１２０）を識別するように更に構成されており、前記端末（１２０）の位置は、前記第２の端末（１２０）の位置から第１の距離にあり、前記測位コンポーネント（２４５）は、前記端末（１２０）の位置と前記第２の端末（１２０）の位置との間の距離の変化を決定するように更に構成されており、前記ビームマネージャ（２２０）は、前記アンテナアレイ（１０５）に対して、前記距離の変化に少なくとも部分的に基づいて、前記第２のビーム（６１７）のカバレージエリア（６６０）のサイズを調整する第３のビーム係数を決定するように更に構成されている、請求項２０～２５のいずれか一項に記載の通信ネットワーク（２００）。
【請求項28】
前記信号検出器（２４０）は、前記第２のビーム（６１７）のカバレージエリア（６６０）内の第２の端末（１２０）を識別するように更に構成されており、前記端末（１２０）の位置は、前記第２の端末（１２０）の位置から第１の距離にあり、前記測位コンポーネント（２４５）は、前記端末（１２０）の位置と前記第２の端末（１２０）の位置との間の距離の変化を決定するように更に構成されており、前記ビームマネージャ（２２０）は、前記アンテナアレイ（１０５）に対して、前記第２の端末（１２０）のための第３のビーム（７１７）を形成するために第３のビーム係数を決定するように更に構成されており、前記第３のビーム（７１７）のカバレージエリア（７６０）は、前記第２の端末（１２０）の位置に対応する、請求項２０～２５のいずれか一項に記載の通信ネットワーク（２００）。
【請求項29】
前記信号検出器（２４０）は、前記第２のビーム（６１７）のカバレージエリア（６６０）内の第２の端末（１２０）を識別するように更に構成されており、前記第２のビーム（６１７）のカバレージエリア（６６０）は、前記第１のビーム（６１９）のカバレージエリア（６６５）よりも小さく、前記通信マネージャ（２５０）は、前記第２のビーム（６１７）を使用して前記第２の端末（１２０）と通信するように更に構成されている、請求項２０～２５のいずれか一項に記載の通信ネットワーク（２００）。
【請求項30】
前記ビームマネージャ（２２０）は、前記第１のビーム係数を決定することに少なくとも部分的に基づいて、前記アンテナアレイ（１０５）において検出された信号に、ビーム係数の複数のセットを適用するように更に構成されており、複数のカバレージエリア（６６０）は、前記ビーム係数の複数のセットに従って前記第２のビーム（６１７）に対して形成され、前記複数のカバレージエリア（６６０）の各カバレージエリア（６６０）は、異なる地理的領域（１５５）をカバーしており、前記複数のカバレージエリア（６６０）は、前記第２のビーム（６１７）のカバレージエリア（６６０）を含み、前記ビーム係数の複数のセットは、前記第２のビーム係数を含んでおり、前記信号検出器（２４０）は、前記複数のカバレージエリア（６６０）の各カバレージエリア（６６０）に対して、前記端末（１２０）から送信され、かつ前記ビーム係数の複数のセットに関連付けられたそれぞれのビーム信号において受信された信号の信号品質を決定するように更に構成されており、
前記ビームマネージャ（２２０）は、前記ビーム係数の複数のセットのうちのビーム係数の他のセットに従って受信された信号の信号品質に対する、前記第２のビーム係数に従って受信された信号の信号品質に少なくとも部分的に基づいて、前記第２のビーム係数を選択するように更に構成されている、請求項２０～２５又は２７～３１のいずれか一項に記載の通信ネットワーク（２００）。
【国際調査報告】