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特表2024-505146バンドパスサンプリングを伴う、高分解能の、サブバンド符号化時間－周波数波形のレーダーシステム用の送信機および受信機
(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】2024-02-05
(54)【発明の名称】バンドパスサンプリングを伴う、高分解能の、サブバンド符号化時間－周波数波形のレーダーシステム用の送信機および受信機
(51)【国際特許分類】
H04L 27/26 20060101AFI20240129BHJP
G01S 13/32 20060101ALI20240129BHJP
H04B 1/713 20110101ALI20240129BHJP
【ＦＩ】
H04L27/26 113
G01S13/32
H04B1/713
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023541952
(86)(22)【出願日】2022-01-11
(85)【翻訳文提出日】2023-08-28
(86)【国際出願番号】 US2022012036
(87)【国際公開番号】W WO2022150783
(87)【国際公開日】2022-07-14
(31)【優先権主張番号】63/135,916
(32)【優先日】2021-01-11
(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】520489868
【氏名又は名称】オーラ・インテリジェント・システムズ・インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】ＡＵＲＡ ＩＮＴＥＬＬＩＧＥＮＴ ＳＹＳＴＥＭＳ， ＩＮＣ．
(74)【代理人】
【識別番号】110001195
【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】リー，インソプ
(72)【発明者】
【氏名】リー，ジョンア
【テーマコード（参考）】
5J070
【Ｆターム（参考）】
5J070AB17
5J070AD05
5J070AD09
5J070AF03
5J070AH35
(57)【要約】
装置（１１６）は、プロセッサ（３４０）と、受信機（１１００）と、プロセッサ（３４０）および受信機（１１００）に動作可能に接続された少なくとも１つの送信機（９００）とを含む。少なくとも１つの送信機（９００）は、時間領域において順次生成されるマルチバンドチャネル信号を生成し、マルチバンドチャネル信号に基づいてキャリア周波数のセットを変調し、サブチャネル符号化直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）信号を時間領域において順次送信する、ように構成されている。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
プロセッサと、受信機と、
前記プロセッサおよび前記受信機に動作可能に接続された少なくとも１つの送信機とを備え、前記少なくとも１つの送信機は、
時間領域において順次生成されるマルチバンドチャネル信号を生成し、
前記マルチバンドチャネル信号に基づいてキャリア周波数のセットを変調し、
サブチャネル符号化直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：orthogonal frequency division multiplexing）信号を前記時間領域において順次送信する、
ように構成されている、装置。
【請求項2】
前記少なくとも１つの送信機は、前記サブチャネル符号化ＯＦＤＭ信号をランダム周波数ホッピング動作に基づいて前記時間領域において順次送信するようにさらに構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項3】
前記少なくとも１つの送信機は、前記マルチバンドチャネル信号におけるサブバンドチャネル信号の各々に適用されるデジタルビーム形成動作を行うように構成されたデジタルビーム形成部と、
アナログビーム形成動作を行うように構成されたアナログビーム形成部とを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項4】
前記少なくとも１つの送信機は、時間－周波数領域において前記マルチバンドチャネル信号をフォーマットするように構成された時間－周波数マッパを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項5】
前記受信機は、前記プロセッサに動作可能に接続されており、前記受信機は、マルチバンドチャネル符号化ＯＦＤＭ信号を前記キャリア周波数のセットの複数のキャリアとともに受信するように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項6】
前記受信機は、バンドパスサンプリング動作を行うように構成されたサブバンドフィルタのセットと、
マルチバンドチャネル符号化ＯＦＤＭ信号の間の遅延効果を補償するとともに、サブバンドサンプリングからのエイリアシング効果を低減するエイリアシング相殺動作を行う、ように構成された遅延補償器とを備える、請求項５に記載の装置。
【請求項7】
前記受信機は、前記マルチバンドチャネル信号におけるサブバンドチャネル信号の各々に基づいて送信遅延を補償し、
マルチバンドチャネル符号化ＯＦＤＭ信号の間のエイリアシング成分を相殺する、
ように構成されている、請求項６に記載の装置。
【請求項8】
前記受信機は、送信遅延効果を補償するために基準信号を事前計算するとともに、前記サブバンドサンプリングからの前記エイリアシング効果を相殺するようにさらに構成されており、前記基準信号は、レーダーベースバンド処理に対して用いられる、請求項７に記載の装置。
【請求項9】
装置の方法であって、前記方法は、時間領域において順次生成されるマルチバンドチャネル信号を生成することと、
前記マルチバンドチャネル信号に基づいてキャリア周波数のセットを変調することと、
サブチャネル符号化直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）信号を前記時間領域において順次送信することとを含む、方法。
【請求項10】
前記サブチャネル符号化ＯＦＤＭ信号をランダム周波数ホッピング動作に基づいて前記時間領域において順次送信することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項11】
前記マルチバンドチャネル信号におけるサブバンドチャネル信号の各々に適用されるデジタルビーム形成動作を行うことと、アナログビーム形成動作を行うこととをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項12】
時間－周波数領域において前記マルチバンドチャネル信号をフォーマットすることをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項13】
マルチバンドチャネル符号化ＯＦＤＭ信号を前記キャリア周波数のセットの複数のキャリアとともに受信することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項14】
バンドパスサンプリング動作を行うことと、マルチバンドチャネル符号化ＯＦＤＭ信号の間の遅延効果を補償するとともに、サブバンドサンプリングからのエイリアシング効果を低減するエイリアシング相殺動作を行うこととをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項15】
前記マルチバンドチャネル信号におけるサブバンドチャネル信号の各々に基づいて送信遅延を補償することと、マルチバンドチャネル符号化ＯＦＤＭ信号の間のエイリアシング成分を相殺することとをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項16】
送信遅延効果を補償するために基準信号を事前計算するとともに前記サブバンドサンプリングからの前記エイリアシング効果を相殺することをさらに含み、前記基準信号は、レーダーベースバンド処理に対して用いられる、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
技術分野
本開示は、レーダーシステム技術に一般的に関する。より特定的には、本開示は、次世代レーダーシステムにおける、バンドパスサンプリングされたソフトウェア定義型無線に関する。
本開示は、レーダーシステム技術に一般的に関する。より特定的には、本開示は、次世代レーダーシステムにおける、バンドパスサンプリングされたソフトウェア定義型無線に関する。
【背景技術】
【0002】
背景
無線通信システムにおけるアンテナアレイの設計は、例えば、３次元（３Ｄ：3-dimensional）イメージング、位置確認、および測位において、より高い性能を提供する最も重要なファクターの一つである。多重入力多重出力（ＭＩＭＯ：multiple-input multiple-output）に基づく合成開口アンテナアレイは、複数のアンテナを利用し、直交波形を送信および受信する。そのような合成開口アンテナアレイおよびビーム形成は、レーダーおよびライダー画像処理と、産業オートメーション用のイメージング／測位／位置確認と、ロボットビジョンと、通信システム用の位置確認および測位と、モバイルデバイスおよび通信システム用のアンテナアレイ設計とに対して適用され得る。
無線通信システムにおけるアンテナアレイの設計は、例えば、３次元（３Ｄ：3-dimensional）イメージング、位置確認、および測位において、より高い性能を提供する最も重要なファクターの一つである。多重入力多重出力（ＭＩＭＯ：multiple-input multiple-output）に基づく合成開口アンテナアレイは、複数のアンテナを利用し、直交波形を送信および受信する。そのような合成開口アンテナアレイおよびビーム形成は、レーダーおよびライダー画像処理と、産業オートメーション用のイメージング／測位／位置確認と、ロボットビジョンと、通信システム用の位置確認および測位と、モバイルデバイスおよび通信システム用のアンテナアレイ設計とに対して適用され得る。
【0003】
本開示は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：orthogonal frequency division multiplexing）および符号分割多元接続（ＣＤＭＡ：code division multiple access）などの新たな波形と、アナログ／デジタルビーム形成、ビームおよびキャリア割り当て、３Ｄ／４Ｄイメージングならびに同時通信を伴うＭＩＭＯアンテナと、次世代レーダーシステム用のレーダーとを提供する。また、本開示は、次世代レーダーシステム実現の新たなアーキテクチャを提供する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0004】
概要
本開示は、高分解能レーダー用の、サブバンド符号化ＯＦＤＭの方法および装置を提供する。
本開示は、高分解能レーダー用の、サブバンド符号化ＯＦＤＭの方法および装置を提供する。
【0005】
一実施形態では、装置が提供される。装置は、プロセッサと、受信機と、プロセッサおよび受信機に動作可能に接続された少なくとも１つの送信機とを備える。少なくとも１つの送信機は、時間領域において順次生成されるマルチバンドチャネル信号を生成し、マルチバンドチャネル信号に基づいてキャリア周波数のセットを変調し、サブチャネル符号化直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）信号を時間領域において順次送信する、ように構成されている。
【0006】
別の実施形態では、装置の方法が提供される。方法は：時間領域において順次生成されるマルチバンドチャネル信号を生成することと；マルチバンドチャネル信号に基づいてキャリア周波数のセットを変調することと；サブチャネル符号化直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）信号を時間領域において順次送信することとを含む。
【0007】
高分解能レーダーシステムのために広帯域信号を要するため、バンドパスサンプリングおよびサブバンド信号処理を用いた、費用対効果が高い実施の方法が提供される。
【0008】
他の技術的特徴は、以下の、図面、説明および特許請求の範囲から当業者に容易に分かるであろう。
【0009】
下記の詳細な説明を始める前に、この特許文献全体にわたって用いられるある種の語句の定義を述べることは有益であろう。「結合する」という用語およびその派生語は、２つ以上の要素間の、それらの要素が物理的に互いに接触していようとなかろうと、任意の直接的または間接的な通信を指す。「送信する」、「受信する」、および「通信する」という用語、ならびにそれらの派生語は、直接的な通信および間接的な通信の双方を包含する。「含む」および「備える」という用語、ならびにそれらの派生語は、限定無しの包含を意味する。「または」という用語は、包括的であり、および／またはを意味する。「関連付けられた」という句、およびその派生語は、含む、含まれる、相互に連結する、含有する、含有される、接続する、結合する、通信可能、協働する、インターリーブする、並置する、近接した、結び付けられている、有する、特性を有する、関係を有する、または同種類のものを意味する。「コントローラ」という用語は、少なくとも１つの動作を制御する、任意のデバイス、システムまたはその部分を意味する。そのようなコントローラは、ハードウェア、または、ハードウェアとソフトウェアおよび／もしくはファームウェアとの組み合わせにおいて実現され得る。任意の特定のコントローラに関連付けられた機能は、１箇所に集中され得るか、または、ローカルもしくはリモートのいずれであっても分散され得る。「の少なくとも１つ」という句は、項目のリストとともに用いられると、１つ以上の列挙された項目の異なる組み合わせが用いられてもよいし、リストにおける一つの項目のみが必要とされてもよいことを意味する。例えば、「Ａ、Ｂ、およびＣ：の少なくとも１つ」は、以下の組み合わせ：Ａ、Ｂ、Ｃ、ＡおよびＢ、ＡおよびＣ、ＢおよびＣ、ならびに、ＡおよびＢおよびＣ、のいずれをも含む。
【0010】
そのうえ、下記に説明される種々の機能は、１つ以上のコンピュータプログラムにより実現またはサポートされ得て、１つ以上のコンピュータプログラムの各々は、コンピュータ読み取り可能なプログラムコードから形成されてコンピュータ読み取り可能な媒体において具現化される。「アプリケーション」および「プログラム」という用語は、好適なコンピュータ読み取り可能なプログラムコードにおける実現のために適合された、１つ以上の、コンピュータプログラム、ソフトウェア構成要素、指令のセット、プロシージャ、機能、オブジェクト、クラス、インスタンス、関係データ、またはその部分を指す。「コンピュータ読み取り可能なプログラムコード」という句は、ソースコード、オブジェクトコードおよび実行可能なコードを含む、任意のタイプのコンピュータコードを含む。「コンピュータ読み取り可能な媒体」という句は、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ：read only memory）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ：random access memory）、ハードディスクドライブ、コンパクトディスク（ＣＤ：a compact disc）、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ：digital video disc）、または任意の他のタイプのメモリなどの、コンピュータによりアクセス可能な、任意のタイプの媒体を含む。「非一時的な」コンピュータ読み取り可能な媒体は、一時的な電気的なまたは他の信号を運ぶ、有線の、無線の、光学の、または他の通信リンクを除外する。非一時的なコンピュータ読み取り可能な媒体は、データが永久に記憶され得る媒体と、書き換え可能な光学ディスクまたは消去可能なメモリデバイスなどの、データが記憶されて後で上書きされ得る媒体とを含む。
【0011】
他のある種の語句に対する定義は、この特許文献全体にわたって提供される。当業者は、ほとんどではないとしても多くの例において、そのような定義が、そのように定義された語句の、先の使用およびこれからの使用に当てはまることを理解するべきである。
【0012】
図面の簡単な説明
本開示の、より完全な理解のために、添付の図面と結びつけられた以下の説明に参照がなされる。
本開示の、より完全な理解のために、添付の図面と結びつけられた以下の説明に参照がなされる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本開示の種々の実施形態に従う、例示的な無線ネットワークを示す図である。
【図2】本開示の種々の実施形態に従う、例示的なｇＮＢ１０２を示す図である。
【図3】本開示の種々の実施形態に従う、例示的なＵＥを示す図である。
【図4A】本開示の種々の実施形態に従う、送信および受信経路あたりの、ミリメートル波送受信機の例示的な電力散逸を示す図である。
【図4B】本開示の種々の実施形態に従う、送信および受信経路あたりの、ミリメートル波送受信機の例示的な電力散逸を示す図である。
【図5】本開示の種々の実施形態に従う、例示的なＣＡＺＡＣシーケンスフォーマットを示す図である。
【図6A】本開示の種々の実施形態に従う、例示的な４チャネル符号化ＯＦＤＭを示す図である。
【図6B】本開示の種々の実施形態に従う、例示的な２チャネル符号化ＯＦＤＭを示す図である。
【図7A】本開示の種々の実施形態に従う、一様に段階的なキャリア周波数を伴う、例示的なサブチャネル符号化ＯＦＤＭを示す図である。
【図7B】本開示の種々の実施形態に従う、キャリア周波数ホッピングを伴う、例示的なサブチャネル符号化ＯＦＤＭを示す図である。
【図8】本開示の種々の実施形態に従う、マルチチャネル符号化ＯＦＤＭ（４チャネルの場合）の例示的なスペクトルを示す図である。
【図9】本開示の種々の実施形態に従う、マルチチャネル符号化ＯＦＤＭシステム用の例示的な送信機アーキテクチャを示す図である。
【図10】本開示の種々の実施形態に従う、サブチャネル符号化ＯＦＤＭシステム用の例示的な送信機アーキテクチャを示す図である。
【図11】本開示の種々の実施形態に従う、マルチチャネル符号化ＯＦＤＭレーダーシステム用の例示的な受信機アーキテクチャを示す図である。
【図12】本開示の種々の実施形態に従う、送信機での、例示的なハイブリッドビーム形成アーキテクチャを示す図である。
【図13】本開示の種々の実施形態に従う、高分解能レーダー用の、サブバンド符号化ＯＦＤＭのための方法のフローチャートである。
【図14】本開示の種々の実施形態に従う、バンドパスサンプリングを伴う、サブバンド符号化ＯＦＤＭレーダー用の例示的な送信機アーキテクチャを示す図である。
【図15】本開示の種々の実施形態に従う、従来のレーダーシステムの、周波数スペクトルおよび時間－周波数スペクトルの例を示す図である。
【図16】本開示の種々の実施形態に従う、バンドパスサンプリングを伴う、サブバンド符号化ＯＦＤＭレーダーシステムの時間－周波数スペクトルの例を示す図である。
【図17】本開示の種々の実施形態に従う、バンドパスサンプリングを伴う、サブバンド符号化ＯＦＤＭレーダー用の例示的な受信機アーキテクチャを示す図である。
【図18】本開示の種々の実施形態に従う、バンドパスサンプリングを伴う、サブバンド符号化ＯＦＤＭレーダーシステムの、周波数スペクトル、時間－周波数スペクトル、および送信機アーキテクチャの例を示す図である。
【図19】本開示の種々の実施形態に従う、バンドパスサンプリングを伴う、サブバンド符号化ＯＦＤＭレーダーシステムの、例示的な受信機アーキテクチャを示す図である。
【図20】本開示の種々の実施形態に従う、バンドパスサンプリングを伴う、サブバンド符号化ＯＦＤＭレーダーシステムの、周波数スペクトル、時間－周波数スペクトル、および受信機アーキテクチャの例を示す図である。
【図21】本開示の種々の実施形態に従う、バンドパスサンプリングを伴う、サブバンド符号化ＯＦＤＭレーダーシステムの、周波数スペクトル、時間－周波数スペクトル、および受信機アーキテクチャの例を示す図である。
【図22】本開示の種々の実施形態に従う、バンドパスサンプリングを伴う、サブバンド符号化ＯＦＤＭレーダーシステムの、周波数スペクトル、時間－周波数スペクトル、および受信機アーキテクチャの例を示す図である。
【図23】本開示の種々の実施形態に従う、バンドパスサンプリングを伴う、サブバンド符号化ＯＦＤＭレーダーシステム用の代替的な受信機アーキテクチャの例を示す図である。
【図24】本開示の種々の実施形態に従う、装置のための方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0014】
詳細な説明
下記に説明される、図１から図２４まで、および、この特許文献における本開示の本質を説明するために用いられる種々の実施形態は、例示のみのためであり、決して本開示の範囲を限定するように解釈されるべきではない。当業者は、任意のタイプの、好適に配置されたデバイスまたはシステムにおいて、本開示の本質が実現され得ることを理解するであろう。
下記に説明される、図１から図２４まで、および、この特許文献における本開示の本質を説明するために用いられる種々の実施形態は、例示のみのためであり、決して本開示の範囲を限定するように解釈されるべきではない。当業者は、任意のタイプの、好適に配置されたデバイスまたはシステムにおいて、本開示の本質が実現され得ることを理解するであろう。
【0015】
下記の図１から図３は、無線通信システムにおいて、および、ＯＦＤＭまたは直交周波数分割多重接続（ＯＦＤＭＡ：orthogonal frequency division multiplexing access）通信技術の使用とともに実現される種々の実施形態を説明する。図１から図３の説明は、異なる実施形態が実現され得るやり方への、物理的なまたはアーキテクチャの限定を暗示することを意図していない。本開示の、異なる実施形態は、任意の好適に配置された通信システムにおいて実現され得る。
【0016】
図１は、本開示の種々の実施形態に従う、例示的な無線ネットワークを示す。図１に示される無線ネットワークの実施形態は、例示のみのためである。無線ネットワーク１００の他の実施形態は、本開示の範囲から逸脱することなく用いられ得るであろう。
【0017】
図１に示されるように、無線ネットワークは、ｇＮＢ１０１と、ｇＮＢ１０２と、ｇＮＢ１０３とを含む。ｇＮＢ１０１は、ｇＮＢ１０２およびｇＮＢ１０３と通信する。ｇＮＢ１０１は、インターネット、プロプライエタリなインターネットプロトコル（ＩＰ：Internet Protocol）ネットワーク、または他のデータネットワークなどの、少なくとも１つのネットワーク１３０とも通信する。
【0018】
ｇＮＢ１０２は、ｇＮＢ１０２のカバレッジエリア１２０内の第１の複数のユーザ機器（ＵＥｓ：user equipments）に、ネットワーク１３０への無線ブロードバンドアクセスを提供する。第１の複数のＵＥは、スモールビジネス（ＳＢ）に位置され得るＵＥ１１１と；企業（Ｅ）に位置され得るＵＥ１１２と；ＷｉＦｉホットスポット（ＨＳ）に位置され得るＵＥ１１３と；第１の住居（Ｒ）に位置され得るＵＥ１１４と；第２の住居（Ｒ）に位置され得るＵＥ１１５と；携帯電話、無線ラップトップ、無線ＰＤＡ、または同種のものなどのモバイルデバイス（Ｍ）であり得るＵＥ１１６とを含む。ｇＮＢ１０３は、ｇＮＢ１０３のカバレッジエリア１２５内の第２の複数のＵＥに、ネットワーク１３０への無線ブロードバンドアクセスを提供する。第２の複数のＵＥは、ＵＥ１１５と、ＵＥ１１６とを含む。いくつかの実施形態では、ｇＮＢ１０１～１０３の１つ以上は、５Ｇ，ＬＴＥ，ＬＴＥ－Ａ，ＷｉＭＡＸ，ＷｉＦｉまたは他の無線通信技術を用いて、互いに、および、ＵＥ１１１～１１６と通信し得る。
【0019】
ネットワークタイプによっては、「基地局」または「ＢＳ」という用語は、送信ポイント（ＴＰ）、送受信ポイント（ＴＲＰ）、高性能化された基地局（ｅＮｏｄｅＢまたはｅＮＢ）、５Ｇ基地局（ｇＮＢ）、マクロセル、フェムトセル、ＷｉＦｉアクセスポイント（ＡＰ）、または他の無線通信可能なデバイスなどの、ネットワークへの無線アクセスを提供するように構成された、任意の構成要素（または構成要素の集合）を指すことができる。基地局は、１つ以上の無線通信プロトコル、例えば、５Ｇ、３ＧＰＰ（登録商標）、新たな無線インターフェース／アクセス（ＮＲ：new radio interface/access）、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ：long term evolution）、ＬＴＥアドバンスト（ＬＴＥ－Ａ）、高速パケットアクセス（ＨＳＰＡ：high speed packet access）、Ｗｉ－Ｆｉ８０２．１１ａ／ｂ／ｇ／ｎ／ａｃなどに従って、無線アクセスを提供し得る。便宜上、「ＢＳ」および「ＴＲＰ」という用語は、この特許文献において互いに交換可能に用いられて、リモート端末への無線アクセスを提供するネットワークインフラ構成要素を指す。また、ネットワークタイプによっては、「ユーザ機器」または「ＵＥ」という用語は、「モバイルステーション」、「加入者ステーション」、「リモート端末」、「無線端末」、「受信ポイント」、または「ユーザデバイス」などの任意の構成要素を指すことができる。便宜上、「ユーザ機器」および「ＵＥ」という用語は、この特許文献において用いられて、ＵＥがモバイルデバイス（モバイル電話またはスマートフォンなど）または通常考えられる据え付けデバイス（デスクトップコンピュータまたは自動販売機など）のいずれであっても、無線でＢＳにアクセスするリモート無線機器を指す。
【0020】
点線は、例示および説明のみの目的のためにほぼ円形として示された、カバレッジエリア１２０および１２５のおおよその広がりを示す。カバレッジエリア１２０および１２５などの、ｇＮＢに関連付けられたカバレッジエリアが、ｇＮＢの構成、ならびに、自然の障害物および人口の障害物に関連付けられた無線環境の変動によっては、不規則な形状を含む他の形状を有し得ることははっきりと理解されるべきである。
【0021】
下記に詳細に説明されるように、ＵＥ１１１～１１６の１つ以上は、高度な無線通信システムにおける、データおよび制御情報に対する受信確実性のための、回路要素、プログラミング、またはそれらの組み合わせを含む。ある種の実施形態では、ｇＮＢ１０１～１０３の１つ以上は、次世代レーダーシステムにおける、バンドパスサンプリングされたソフトウェア定義型無線のための、回路要素、プログラミング、またはそれらの組み合わせを含む。
【0022】
図１は無線ネットワークの一例を示すが、図１への種々の変更がなされ得る。例えば、無線ネットワークは、任意の好適な配置における、任意の数のｇＮＢと、任意の数のＵＥとを含み得るであろう。また、ｇＮＢ１０１は、任意の数のＵＥと直接的に通信してネットワーク１３０への無線ブロードバンドアクセスをそれらのＵＥに提供することができるであろう。同様に、ｇＮＢ１０２～１０３の各々は、ネットワーク１３０と直接的に通信してネットワーク１３０への直接的な無線ブロードバンドアクセスをＵＥに提供することができるであろう。さらに、ｇＮＢ１０１，１０２、および／または１０３は、外部電話ネットワークまたは他のタイプのデータネットワークなどの、他のまたは追加的な外部ネットワークへのアクセスを提供することができるであろう。
【0023】
図２は、本開示の実施形態に従う、例示的なｇＮＢ１０２を示す。図２に示されるｇＮＢ１０２の実施形態は、例示のみのためであり、図１のｇＮＢ１０１および１０３は、同一または同様の構成を有することができるであろう。しかしながら、ｇＮＢは、幅広い種類の構成において生じており、図２は、ｇＮＢの任意の特定の具体化に本開示の範囲を限定しない。
【0024】
図２に示されるように、ｇＮＢ１０２は、複数のアンテナ２０５ａ～２０５ｎと、複数のＲＦ送受信機２１０ａ～２１０ｎと、送信（ＴＸ）処理回路要素２１５と、受信（ＲＸ）処理回路要素２２０とを含む。ｇＮＢ１０２は、コントローラ／プロセッサ２２５と、メモリ２３０と、バックホールまたはネットワークインターフェース２３５とをも含む。
【0025】
ＴＸ処理回路要素２１５は、コントローラ／プロセッサ２２５からアナログまたはデジタルデータ（音声データ、ウェブデータ、ｅメールまたは双方向のビデオゲームデータなど）を受信する。ＴＸ処理回路要素２１５は、処理済みのベースバンド信号またはＩＦ信号を生成するために、発信中のベースバンドデータを符号化し、多重化し、および／またはデジタル化する。ＲＦ送受信機２１０ａ～２１０ｎは、ＴＸ処理回路要素２１５から、発信中の処理済みのベースバンド信号またはＩＦ信号を受信し、ベースバンド信号またはＩＦ信号を、アンテナ２０５ａ～２０５ｎを介して送信されるＲＦ信号にアップコンバートする。
【0026】
ＲＦ送受信機２１０ａ～２１０ｎは、ネットワーク１００においてＵＥによりまたは任意の他の対象物により反射された信号などの来入ＲＦ信号を、アンテナ２０５ａ～２０５ｎから受信する。ＲＦ送受信機２１０ａ～２１０ｎは、ＩＦ信号またはベースバンド信号を生成するために、来入ＲＦ信号をダウンコンバートする。ＩＦ信号またはベースバンド信号は、ＲＸ処理回路要素２２０へ送られ、ＲＸ処理回路要素２２０は、ベースバンド信号またはＩＦ信号をフィルタリングすること、復号すること、デジタル化すること、および／または、伸長することもしくは相関させることにより、処理済みのベースバンド信号を生成する。ＲＸ処理回路要素２２０は、処理済みのベースバンド信号を、さらなる処理のためにコントローラ／プロセッサ２２５へ送る。
【0027】
コントローラ／プロセッサ２２５は、ｇＮＢ１０２の全般的な動作を制御する、１つ以上の、プロセッサまたは他の処理デバイスを含み得る。例えば、コントローラ／プロセッサ２２５は、周知の原理に従って、ＲＦ送受信機２１０ａ～２１０ｎと、ＲＸ処理回路要素２２０と、ＴＸ処理回路２１５とによって、順方向チャネル信号の受信および逆方向チャネル信号の送信を制御することができるであろう。コントローラ／プロセッサ２２５は、より高度な無線通信機能などの追加的な機能を同様にサポートすることができるであろう。例えば、コントローラ／プロセッサ２２５は、複数のアンテナ２０５ａ～２０５ｎから発信中の信号が異なって重み付けされて発信中の信号を所望の方向に効果的に向ける、ビーム形成動作または指向性ルーティング動作をサポートすることができるであろう。幅広い種類の他の機能のいずれもが、ｇＮＢ１０２においてコントローラ／プロセッサ２２５によりサポートされるであろう。
【0028】
コントローラ／プロセッサ２２５は、ＯＳなどの、メモリ２３０に常駐の、プログラムおよび他のプロセスを実行可能でもある。コントローラ／プロセッサ２２５は、実行プロセスにより要請される通りに、メモリ２３０の中にまたはメモリ２３０の中から外にデータを動かすことができる。
【0029】
コントローラ／プロセッサ２２５は、バックホールまたはネットワークインターフェース２３５にも結合されている。バックホールまたはネットワークインターフェース２３５は、ｇＮＢ１０２が、バックホール接続を介してまたはネットワークを介しえて他のデバイスまたはシステムと通信することを可能にする。インターフェース２３５は、任意の好適な有線または無線接続を介する通信をサポートすることができるであろう。例えば、ｇＮＢ１０２がセルラー通信システム（５Ｇ、ＬＴＥまたはＬＴＥ－Ａをサポートするものなど）の一部として実現されるとき、インターフェース２３５は、ｇＮＢ１０２が有線または無線バックホール接続を介して他のｇＮＢと通信することを可能にするであろう。ｇＮＢ１０２がアクセスポイントとして実現されるとき、インターフェース２３５は、ｇＮＢ１０２が、有線もしくは無線ローカルエリアネットワークを介して、または、より大きなネットワーク（インターネットなど）へ有線もしくは無線接続を介して通信することを可能にするであろう。インターフェース２３５は、イーサネット（登録商標）またはＲＦ送受信機などの有線または無線接続を介して通信をサポートする任意の好適な構造を含む。
【0030】
メモリ２３０は、コントローラ／プロセッサ２２５に結合されている。メモリ２３０の一部は、ＲＡＭを含むことができるであろうし、メモリ２３０の別の部分は、フラッシュメモリまたは他のＲＯＭを含むことができるであろう。
【0031】
図２はｇＮＢ１０２の一例を示すが、図２に種々の変更がなされてもよい。例えば、ｇＮＢ１０２は、任意の数の、図２に示される各構成要素を含むことができるであろう。特定の例として、地上局は、多くのインターフェース２３５を含むことができるであろうし、コントローラ／プロセッサ２２５は、異なるネットワークアドレスの間のデータをルーティングするためのルーティング機能をサポートできるであろう。別の特定の例として、ＴＸ処理回路要素２１５の単一の例と、ＲＸ処理回路要素２２０の単一の例とを含むものとして示される一方で、ｇＮＢ１０２は、各々の多数の例を含むことができるであろう（ＲＦ送受信機あたり一つなど）。また、図２における種々の構成要素が、組み合わせられ、さらに細分化され、または省かれ得るであろうし、追加的な構成要素が、特定のニーズに従って加えられ得るであろう。
【0032】
図３は、本開示の実施形態に従う、例示的なＵＥ１１６を示す。図３に示されるＵＥ１１６の実施形態は、説明のみのためであり、図１のＵＥ１１１－１１５は、同一または同様の構成を有することができるであろう。しかしながら、ＵＥは、幅広い種類の構成において生じており、図３は、ＵＥの任意の特定の具体化に本開示の範囲を限定しない。
【0033】
高度な通信装置は、全ての機能ブロックに基づいてハイブリッドビーム形成動作を提供する送信機または受信機アレイを指し得て、図２において基地局（ＢＳ，ｇＮＢ）の一部として、または図３においてＵＥとして実現され得る。
【0034】
図３に示されるように、ＵＥ１１６は、アンテナ３０５と、無線周波数（ＲＦ：radio frequency）送受信機３１０と、ＴＸ処理回路要素３１５と、マイクロフォン３２０と、受信（ＲＸ）処理回路要素３２５とを含む。ＵＥ１１６は、スピーカ３３０と、プロセッサ３４０と、入力／出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース（ＩＦ）３４５と、タッチスクリーン３５０と、ディスプレイ３５５と、メモリ３６０とをも含む。メモリ３６０は、オペレーティングシステム（ＯＳ）３６１と、１つ以上のアプリケーション３６２とを含む。
【0035】
ＲＦ送受信機３１０は、ネットワーク１００のｇＮＢにより送信された来入ＲＦ信号を、アンテナ３０５から受信する。ＲＦ送受信機３１０は、中間周波数（ＩＦ）信号またはベースバンド信号を生成するために、来入ＲＦ信号をダウンコンバートする。ＩＦ信号またはベースバンド信号は、ＲＸ処理回路要素３２５へ送られ、ＲＸ処理回路要素３２５は、ベースバンド信号もしくはＩＦ信号をフィルタリングすること、復号すること、および／もしくは、デジタル化すること、ならびに／または、伸長することもしくは相関させることにより、処理済みのベースバンド信号を生成する。ＲＸ処理回路要素３２５は、処理済みのベースバンド信号を、スピーカ３３０へ（音声データなどのため）、または、さらなる処理のためにプロセッサ３４０へ（ウェブブラウジングデータなどのため）送信する。
【0036】
ＴＸ処理回路要素３１５は、マイクロフォン３２０からアナログまたはデジタル音声データを、または、プロセッサ３４０から他の発信中のベースバンドデータ（ウェブデータ、ｅメールまたは双方向のビデオゲームデータなど）を受信する。ＴＸ処理回路要素３１５は、処理済みのベースバンド信号またはＩＦ信号を生成するために、発信中のベースバンドデータを符号化し、多重化し、および／またはデジタル化する。ＲＦ送受信機３１０は、ＴＸ処理回路要素３１５から、発信中の、処理済みのベースバンド信号またはＩＦ信号を受信し、ベースバンド信号またはＩＦ信号を、アンテナ３０５を介して送信されるＲＦ信号にアップコンバートする。
【0037】
プロセッサ３４０は、１つ以上の、プロセッサまたは他の処理デバイスを含み得て、メモリ３６０に記憶されたＯＳ３６１を、ＵＥ１１６の全般的な動作を制御するために実行する。例えば、プロセッサ３４０は、周知の原理に従って、ＲＦ送受信機３１０と、ＲＸ処理回路要素３２５と、ＴＸ処理回路３１５とによって、順方向チャネル信号の受信および逆方向チャネル信号の送信を制御することができるであろう。いくつかの実施形態では、プロセッサ３４０は、少なくとも１つの、マイクロプロセッサまたはマイクロコントローラを含む。
【0038】
プロセッサ３４０は、次世代レーダーシステムにおける、バンドパスサンプリングされたソフトウェア定義型無線のためのプロセスなどの、メモリ３６０に常駐の、他の処理およびプログラムを実行可能でもある。プロセッサ３４０は、実行プロセスにより要請される通りに、メモリ３６０の中にまたはメモリ３６０の中から外にデータを動かすことができる。いくつかの実施形態では、プロセッサ３４０は、ＯＳ３６１に基づいて、または、ｇＮＢもしくは操作者から受信された信号に応答してアプリケーション３６２を実行するように構成されている。プロセッサ３４０は、Ｉ／Ｏインターフェース３４５にも結合されており、Ｉ／Ｏインターフェース３４５は、ラップトップコンピュータおよび手で持てるサイズのコンピュータなどの他のデバイスに接続するための能力をＵＥ１１６に提供する。Ｉ／Ｏインターフェース３４５は、これらの周辺機器とプロセッサ３４０との間の通信経路である。
【0039】
プロセッサ３４０は、タッチスクリーン３５０およびディスプレイ３５５にも結合されている。ＵＥ１１６の操作者は、ＵＥ１１６にデータを入れるためにタッチスクリーン３５０を用いることができる。ディスプレイ３５５は、ウェブサイトなどからの、テキストおよび／もしくは少なくとも制限されたグラフィックをレンダリング可能な、液晶ディスプレイ、発光ダイオードディスプレイ、または、他のディスプレイであり得る。
【0040】
メモリ３６０は、プロセッサ３４０に結合されている。メモリ３６０の一部は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含むことができるであろうし、メモリ３６０の別の部分は、フラッシュメモリまたは他の読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）を含むことができるであろう。
【0041】
図３はＵＥ１１６の一例を示すが、図３に種々の変更がなされてもよい。例えば、図３における種々の構成要素は、組み合わせられ、さらに細分化され、または省かれることができるであろうし、追加的な構成要素が、特定のニーズに従って加えられることができるであろう。特定の例として、プロセッサ３４０は、１つ以上の中央処理装置（ＣＰＵｓ：central processing units）および１つ以上のグラフィック処理装置(ＧＰＵｓ：graphics processing units）などの複数のプロセッサに分割されることができるであろう。また、図３が、モバイル電話またはスマートフォンとして構成されたＵＥ１１６を示す一方で、ＵＥは、他のタイプのモバイルまたは据え付けデバイスとして動作するように構成されることができるであろう。
【0042】
ＣＤＭＡシステムがその単純さにも拘わらず干渉および多経路散乱を被ることが周知である。
【0043】
周波数変調連続波（ＦＭＣＷ：frequency modulated continuous-wave）レーダーより優れたＯＦＤＭの利点は、よく理解されている：波形が生成しやすく、ＦＭＣＷおよびチャープシーケンス変調と比較して送受信機の複雑性を低減することができ；波形がハードウェアにおける線形周波数生成を要せず；自己干渉および多経路干渉の影響を受けやすい、位相変調された信号とは異なり；ＯＦＤＭ波形が、厳格な位相雑音要件を有することもなく、多経路干渉に苦しむこともなく；ＯＦＤＭは、ＭＩＭＯ処理に対して理想的に適している。
【0044】
上記の利点にも拘らず、高分解能レーダー用の、ＯＦＤＭ信号の生成および処理は、高分解能レーダーに対して要請される広帯域幅処理に起因して大変である。７６ＧＨｚ～８１ＧＨｚにおける自動車レーダーは、１ＧＨｚから５ＧＨｚまでの信号帯域幅を有し、数多くのビットを伴う１０Ｇｓｐｓを超過するアナログ―デジタル変換（ＡＤＣ：analog-to-digital converting）レートを要する。１０単位から１００単位までのチャネルを要請する３Ｄレーダーイメージングに対して、広帯域ＯＦＤＭレーダーシステムは、コストがひどく高い。そういうものとして、商業的に利用可能なレーダー送受信機は、ＦＭＣＷ信号に依存する。
【0045】
【0046】
図４Ａおよび図４Ｂは、本開示の種々の実施形態に従う、送信および受信経路あたりの、ミリメートル波送受信機の例示的な電力散逸を示す。図４Ａおよび図４Ｂに示される、送信および受信経路あたりの、ミリメートル波送受信機の電力散逸の実施形態は、例示のみのためである。図４Ａおよび図４Ｂは、任意の特定の具体化に本開示の範囲を限定しない。
【0047】
図４Ａおよび図４Ｂに示されるように、電力増幅器（ＰＡ）および無線周波数ＡＤＣ（ＲＦ－ＡＤＣ）は、それぞれ、送信および受信経路における電力散逸の６７％および５５％を占める。低電力ＰＡ、および、より単純なＡＤＣ設計は、送受信機設計において決定的である。
【0048】
一実施形態では、広帯域幅ＯＦＤＭシステムの性能利点を保つ集約を伴う、サブチャネル符号化ＯＦＤＭが提供され、その一方で、当該ＯＦＤＭは、低電力ＰＡを伴う、広帯域幅信号に関連付けられた複雑性を低減する。
【0049】
ＦＭＣＷまたはチャープシーケンスレーダーと比較すると、集約を伴う、サブチャネル位相符号化ＯＦＤＭシステムは、以下の性能優位性を含む：（１）ＦＷＣＭシステムのレンジ－ドップラ曖昧性とは異なり、集約を伴う、サブチャネル位相符号化ＯＦＤＭシステムは、レンジおよびドップラを独立して推定することができ；（２）シーケンス符号化による干渉抑制；（３）アナログ回路要素により、ＦＭＣＷにおける高度に線形な周波数掃引を生成する必要がない；（４）ＦＭＣＷと比較すると高速な周波数ランプ；（５）多数のサブチャネルが時間または周波数において実現され得て、ハードウェア複雑性と取得時間との間の柔軟な設計トレードオフを可能にし;（６）柔軟なＭＩＭＯ／ビーム形成設計；および（７）大きなＭＩＭＯ／ＢＦ利得は、低電力ＰＡを有するシステムを可能にし、相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ：complementary metal-oxide-semiconductor）設計を伴う、低コストでスケーラブルな実現という結果を生じる。
【0050】
図５は、本開示の種々の実施形態に従う、例示的なＣＡＺＡＣシーケンスフォーマット５００を示す。図５に示されるＣＡＺＡＣシーケンスフォーマット５００の実施形態は、例示のみのためである。図５は、任意の特定の具体化に本開示の範囲を限定しない。
【0051】
一実施形態では、ＣＡＺＡＣシーケンスフォーマット５００は、電子デバイスである送受信機により用いられ得る。一実施形態では、電子デバイスは、基地局（例えば、図１に示される１０１～１０３）、またはＵＥ（例えば、図１に示される１１１～１１６）であり得る。
【0052】
図５に示されるように、信号構造は、基準信号であり得る。基準信号は、巡回プレフィックス（ＣＰ：cyclic prefix）と、ＣＡＺＡＣシーケンスと、ガードタイム（ＧＴ：guard time）とからなる。ＧＴは、要請されたシーケンス長さと、目標場面に対する対象レンジとに依存して加えられる。図５に示されるように、フォーマット１において、１つのシーケンス期間のみが示されている。より長いレンジを目標にするとき、または、激しい信号劣化が予期される荒れ模様の天候状態を伴う動作においては、図５に示されるフォーマット２および３のような、繰り返されるシーケンスが用いられ得る。フォーマット１については受信機でのＳＩＮＲが２倍になってもよい一方で、フォーマット３においてＳＩＮＲが４倍になる。基準信号により占有される時間単位は、「スロット」と呼ばれる。
【0053】
多相シーケンスは、１つまたはいくつかのルートＺａｄｏｆｆ－Ｃｈｕシーケンスから生成されるＺａｄｏｆｆ－Ｃｈｕシーケンスから、零相関ゾーンとともに生成される。各レーダーユニットは、用いることが許可されたシーケンスのセットとともに構成されている。例えば、ルートシーケンスにおいて利用可能な６４シーケンスがその２セットまである。各レーダーユニットは、送信の時に上記セットからシーケンスをランダムに選ぶ。シーケンスホッピングは、干渉をランダム化するために用いられ得る。Ｚａｄｏｆｆ－Ｃｈｕシーケンスが、またはｍ－シーケンスなどの二進数のシーケンスが用いられ得る。Ｚａｄｏｆｆ－Ｃｈｕシーケンスは、周波数領域および時間領域の双方における、信号の定包絡線特性に起因して、ＯＦＤＭ設計に対して理想的に適している。
【0054】
符号化ＯＦＤＭ信号は、多相シーケンスを用いて各サブキャリアを符号化することによって構築され、当該シーケンスは、本開示では、Ｚａｄｏｆｆ－Ｃｈｕ ＣＡＺＡＣシーケンスである。符号化ＯＦＤＭ信号の各々は、スロットと呼ばれる時間－周波数リソースと、サブチャネルとを占有する。時間－周波数リソースの各々は、サブバンドとして解釈されることができる。各サブバンドにおいて、同一のまたは相互に直交したＣＡＺＡＣシーケンスが用いられ得る。一般化チャープ類似（ＧＣＬ：generalized chirp-like）シーケンスなどの他のシーケンスが、ＣＡＺＡＣシーケンスのセットを生成するために用いられてもよい。
【0055】
符号化ＯＦＤＭ信号は、離散フーリエ変換（ＤＦＴ：discrete Fourier transform）拡散シーケンスを用いて各サブキャリアを符号化することによって構築され、当該シーケンスは、本開示では、Ｚａｄｏｆｆ－Ｃｈｕ ＣＡＺＡＣシーケンスのＤＦＴである。符号化ＯＦＤＭ信号の各々は、スロットと呼ばれる時間－周波数リソースと、サブチャネルとを占有する。時間－周波数リソースの各々は、サブバンドとして解釈されることができる。各サブバンドにおいて、同一のまたは相互に直交したＣＡＺＡＣシーケンスが用いられ得る。一般化チャープ類似（ＧＣＬ）シーケンスのＤＦＴなどの他のシーケンスが、ＣＡＺＡＣシーケンスのＤＦＴのセットを生成するために用いられてもよい。
【0056】
マルチチャネル符号化ＯＦＤＭ信号は、複数のキャリアにおける基準信号を送ることによって生成される。４ＧＨｚ帯域幅を有する７９ＧＨｚ自動車レーダーに対して、チャネルは、１０個のサブチャネル（例えば、キャリア）を備えてもよく、当該サブチャネルは、中心周波数としての７７．２ＧＨｚから開始して４００ＭＨｚ間隔により隔てられる。キャリア帯域幅は、１００ＭＨｚ／２００ＭＨｚ／４００ＭＨｚ／５００ＭＨｚであり得、これは、４０／２０／１０／８つのサブチャネルという結果を生じ、当該サブチャネルは、４ＧＨｚ広帯域信号を備える。送信は、全てのチャネルに対して同時に働く。
【0057】
図６Ａは、本開示の種々の実施形態に従う、例示的な４チャネル符号化ＯＦＤＭ６００を示す。図６Ａに示される、４チャネル符号化ＯＦＤＭ６００の実施形態は、例示のみのためである。図６Ａは、任意の特定の具体化に本開示の範囲を限定しない。
【0058】
一実施形態では、４チャネル符号化ＯＦＤＭ６００は、電子デバイスである送信機により用いられ得る。一実施形態では、電子デバイスは、基地局（例えば、図１に示される１０１～１０３）、またはＵＥ（例えば、図１に示される１１１～１１６）であり得る。
【0059】
図６Ｂは、本開示の種々の実施形態に従う、例示的な２チャネル符号化ＯＦＤＭ６５０を示す。図６Ｂに示される、２チャネル符号化ＯＦＤＭ６５０の実施形態は、例示のみのためである。図６Ｂは、任意の特定の具体化に本開示の範囲を限定しない。
【0060】
一実施形態では、２チャネル符号化ＯＦＤＭ６５０は、電子デバイスである送信機により用いられ得る。一実施形態では、電子デバイスは、基地局（例えば、図１に示される１０１～１０３）、またはＵＥ（例えば、図１に示される１１１～１１６）であり得る。
【0061】
一実施形態では、複数のチャネルのサブセットは、一度に送信され得る。マルチチャネル符号化ＯＦＤＭ信号の例示は、図６Ａおよび図６Ｂに示される。サブチャネル符号化ＯＦＤＭ信号は、異なるサブチャネルで、基準信号を時間的に順次送ることによって生成される。サブチャネルは、周波数ホッピングにより順次またはランダムに生成され得る。サブチャネル符号化ＯＦＤＭ信号の例示は、図７Ａおよび図７Ｂにおいて示されている。
【0062】
図７Ａは、本開示の種々の実施形態に従う、一様にシフトされた周波数７００を伴う、例示的なサブチャネル符号化ＯＦＤＭを示す。図７Ａに示される、一様にシフトされた周波数７００を伴う、サブチャネル符号化ＯＦＤＭの実施形態は、例示のみのためである。図７Ａは、任意の特定の具体化に本開示の範囲を限定しない。
【0063】
一実施形態では、一様にシフトされた周波数７００を伴う、サブチャネル符号化ＯＦＤＭは、電子デバイスである送信機により用いられ得る。一実施形態では、電子デバイスは、基地局（例えば、図１に示される１０１～１０３）、またはＵＥ（例えば、図１に示される１１１～１１６）であり得る。
【0064】
図７Ｂは、本開示の種々の実施形態に従う、ランダム周波数シフト７５０を伴う、例示的なサブチャネル符号化ＯＦＤＭを示す。図７Ｂに示される、ランダム周波数シフト７５０を伴う、サブチャネル符号化ＯＦＤＭの実施形態は、例示のみのためである。図７Ｂは、任意の特定の具体化に本開示の範囲を限定しない。
【0065】
一実施形態では、ランダム周波数シフト７５０を伴う、サブチャネル符号化ＯＦＤＭは、電子デバイスである送信機により用いられ得る。一実施形態では、電子デバイスは、基地局（例えば、図１に示される１０１～１０３）、またはＵＥ（例えば、図１に示される１１１～１１６）であり得る。
【0066】
図８は、本開示の種々の実施形態に従う、マルチチャネル符号化ＯＦＤＭ（４チャネルの場合）の例示的なスペクトルを示す。図８に示される、マルチチャネル符号化ＯＦＤＭ（４チャネルの場合）８００のスペクトルの実施形態は、例示のみのためである。図８は、任意の特定の具体化に本開示の範囲を限定しない。
【0067】
構築された広帯域幅信号のスペクトルは、図８に示されている。マルチチャネルまたはサブチャネルＯＦＤＭ信号に対して、信号は、受信機で狭帯域信号に変換され、各経路について狭帯域（サブバンド）信号処理を受ける。結果として生じる統計の、相関および整合的な蓄積は、広帯域信号に匹敵する統計を生成する。
【0068】
ＲＡＤＡＲ媒体アクセス制御（ＭＡＣ：medium access control）コントローラは、時間－周波数リソースと、基準信号の符号とを割り当てるエンティティである。時間－周波数リソースは、目標レンジ、送信電力、ビーム形成方法、および／または、受信機で測定される干渉レベルに基づいて構成されている。周波数および符号リソースは、複数のシーケンスおよび周波数サブバンドの間でランダムにシフトする。リソースは、動作中、準静的または動的な実時間を再び割り当てられることができる。
【0069】
図９は、本開示に従う、マルチチャネル符号化ＯＦＤＭシステム９００用の、例示的な送信機アーキテクチャを示す。図９に示される、マルチチャネル符号化ＯＦＤＭシステム９００用の送信機アーキテクチャの実施形態は、例示のみのためである。図９は、任意の特定の具体化に本開示の範囲を限定しない。
【0070】
図９において示されるように、マルチチャネル符号化ＯＦＤＭレーダーシステム９００用の送信機は、少なくとも１つの送信機（例えば、９３０，９４０，および９５０）を含み得る。送信機９３０は、シーケンスブロック９０２、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ：inverse fast Fourier transform）ブロック９０６、マッパブロック９８０、デジタル―アナログ変換器（ＤＡＣｓ：digital to analog converters）９１０および９１２、位相シフタブロック９１４、クロック生成器ブロック９１６、乗算器ブロック９１８および９２０、ＲＦ処理ブロック９２２、ならびにＭＡＣコントローラブロック９２４とともに実現され得る。送信機９４０および９５０は、それぞれ、送信機９３０の同一の要素を含み得る。送信機９４０および９５０は、ＲＡＤＡＲシステムを実現するために二重化されてもよい。
【0071】
一実施形態では、マルチチャネル符号化ＯＦＤＭシステム９００用の送信機アーキテクチャは、基地局（例えば、図１に示される１０１～１０３）、またはＵＥ（例えば、図１に示される１１１～１１６）で実現され得る。
【0072】
図９に示されるように、送信機９００は、キャリアｆ０，…ｆＮ－１を変調する、複数のサブバンドチャネルからなる送信信号を生成する。シーケンスブロック９０２は、Ｚａｄｏｆｆ－ＣｈｕシーケンスのＤＦＴ事前符号化によりサブバンドＣＡＺＡＣシーケンスを生成する。ＩＦＦＴブロック９０６は、並列の、事前符号化ＣＡＺＡＣシーケンスを取り、事前符号化ＣＡＺＡＣシーケンスの並列のストリームを時間領域信号に変換する。マッパブロック９０８は、直列のストリームに時間領域信号を変換し、巡回プレフィックスを加える。任意のガードタイムが加えられる。ＤＡＣブロック９１０および９１２は、マッパブロック９０８の出力の、同相および直交位相の成分を取り、それらを同相のアナログデータおよび直交位相の信号に変換する。位相シフタブロック９１４は、直交位相のキャリア周波数を生成する。ＤＡＣブロック９１０および９１２の出力の、同相アナログ信号および直交位相アナログ信号は、乗算器ブロック９１８および９２０における、キャリア周波数および直交位相のキャリア周波数により変調される。ＲＦ処理ブロック９２２において、変調された信号は、整形フィルタによりさらに処理され、増幅され、アンテナへ送られる。ＭＡＣコントローラブロック９２４は、送信機の、時間－周波数および符号化リソースを構成して割り当てる。
【0073】
送信機の図９に示されるように、アナログ回路は、ＤＡＣの出力を受信し、キャリアを変調し、信号を増幅およびフィルタリングし、アンテナに信号を供給する。受信機の図１１に示されるように、アナログ回路は、アンテナから信号を受信し、信号をフィルタリングおよび増幅し、キャリアをベースバンドに復調し、それをＡＤＣに送る。ＤＡＣは、デジタルベースバンド信号をアナログ信号に変換する。アナログ回路は、電力増幅器（ＰＡ）と、フィルタと、位相シフタとを組み合わせることによって、複数のアンテナに対するアナログビーム形成を実施し得る。ＡＤＣは、アナログ信号をデジタル信号に変換する。送信機におけるデジタル回路は、シーケンスからのベースバンド処理アルゴリズムと、符号化変調と、多重化とによりデジタル波形を生成する。受信機におけるデジタル回路は、ベースバンド信号を処理し、決定統計などの出力信号を生成する。
【0074】
図１０は、本開示の種々の実施形態に従う、サブチャネル符号化ＯＦＤＭシステム１０００用の例示的な送信機アーキテクチャを示す。
【0075】
図１０に示されるように、送信機１０００は、シーケンスブロック１００２、ＩＦＦＴ１００６、マッパブロック１００８、ＤＡＣブロック１０１０および１０１２、位相シフタブロック１０１４、クロック生成器ブロック１０１６、乗算器ブロック１０１８および１０２０、ＲＦ処理ブロック１０２２、ならびにＭＡＣコントローラブロック１０２４とともに実現され得る。
【0076】
図１０に示されるように、送信機１０００は、キャリアｆ０，…ｆＮ－１を変調する、サブバンドチャネル信号を生成する。サブバンド信号は、時間的に順次生成される。シーケンスブロック１００２は、Ｚａｄｏｆｆ－ＣｈｕシーケンスのＤＦＴ事前符号化によりサブバンドＣＡＺＡＣシーケンスを生成する。ＩＦＦＴブロック１００６は、並列の、事前符号化ＣＡＺＡＣシーケンスを取り、事前符号化ＣＡＺＡＣシーケンスの並列のストリームを時間領域信号に変換する。マッパブロック１００８は、直列のストリームに時間領域信号を変換し、巡回プレフィックスを加える。任意のガードタイムが加えられる。ＤＡＣブロック１０１０および１０１２は、マッパブロック１００８の、同相および直交位相の成分を取り、それらを同相のアナログデータおよび直交位相の信号に変換する。位相シフタブロック１０１４は、クロック生成器ブロック１０１６のキャリア周波数の、直交位相のアナログ信号を生成する。１０１８および１０２０の乗算器ブロックは、キャリア周波数により変調された信号である。ＲＦ処理ブロック１０２２において、変調されたキャリアは、整形フィルタによりさらに処理され、増幅され、アンテナへ送られる。ＭＡＣコントローラブロック１０２４は、送信機の、時間－周波数および符号化リソースを構成して割り当てる。
【0077】
【0078】
一実施形態では、サブチャネル符号化ＯＦＤＭシステム１０００用の送信機アーキテクチャは、基地局（例えば、図１に示される１０１～１０３）、またはＵＥ（例えば、図１に示される１１１～１１６）で実現され得る。
【0079】
マルチチャネル符号化ＯＦＤＭシステムにおいて、送信チェーンの多数の例は、並列に実施および処理される。サブチャネル符号化ＯＦＤＭシステムにおいて、符号化サブバンドＯＦＤＭ信号は、サブチャネルに対応するキャリア周波数を用いて各スロットに対して変調される。
【0080】
図１１は、本開示の種々の実施形態に従う、マルチチャネル符号化ＯＦＤＭレーダーシステム１１００用の例示的な受信機アーキテクチャを示す。図１１において示される、マルチチャネル符号化ＯＦＤＭレーダーシステム１１００用の受信機アーキテクチャの実施形態は、例示のみのためである。図１１は、任意の特定の具体化に本開示の範囲を限定しない。
【0081】
図１１において示されるように、マルチチャネル符号化ＯＦＤＭレーダーシステム１１００用の受信機は、少なくとも１つの受信機（例えば、１１３０，１１４０，および１１５０）を含み得る。受信機１１３０は、ＲＦ処理ブロック１１０２、位相シフタブロック１１０４、乗算器ブロック１１０６および１１０８、ＡＤＣブロック１１１０および１１１２、デマッパブロック１１１４、ＩＦＦＴブロック１１１６、ベースバンド処理ブロック１１１８、コンバイナブロック１１２０、クロック生成器ブロック１１２４、ならびにレンジ－ドップラ処理ブロック１１２２とともに実現され得る。受信機１１４０および１１５０は、それぞれ、受信機１１３０の同一の要素を含み得る。受信機１１４０および１１５０は、ＲＡＤＡＲシステムを実現するために二重化されてもよい。
【0082】
一実施形態では、マルチチャネル符号化ＯＦＤＭレーダーシステム１１００用の受信機アーキテクチャは、基地局（例えば、図１に示される１０１～１０３）、またはＵＥ（例えば、図１に示される１１１～１１６）で実現され得る。
【0083】
サブバンド符号化ＯＦＤＭシステム用の受信機アーキテクチャは、図１１に示される。各サブバンドに対して、信号が変調されてサブバンドＡＤＣが後に続く。ＣＰ除去後、ベースバンド信号の高速フーリエ変換（ＦＦＴ：fast Fourier transform）を取り基準信号の複素共役と乗算することによって周波数領域において相関が計算され、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）が後に続く。
【0084】
相関値は、アップサンプリングにより補間されて、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）が後に続く。処理済みのサブバンド信号の各々が加えられる。検出統計は、振幅または振幅の二乗を取ることによって形成されて、定誤警報率（ＣＦＡＲ：constant false alarm rate）検出器が後に続く。後処理は、アーチファクトを除去するために達成される。また、相関出力は、ドップラ推定用のメモリに記憶されている。
【0085】
マルチチャネル符号化ＯＦＤＭシステムにおいて、受信機チェーンの多数の例は、並列に実施および処理される。サブチャネル符号化ＯＦＤＭシステムにおいて、サブチャネル出力の各々は、検出および後処理に対して時間とともに蓄積される。
【0086】
ブロック１１０２から１１１８までにおいて、サブバンド信号処理を説明する。ＲＦ処理ブロック１１０２において、直交位相のキャリア周波数が生成される。乗算器ブロック１１０６および１１０８において、アンテナから受信された信号は、アナログ信号の、同相および直交位相の成分を生成するために復調される。ＡＤＣブロック１１１０および１１１２において、アナログ信号は、ＡＤＣによりデジタル信号に変換される。デマッパブロック１１１４において、受信されたＩ／Ｑ信号は、直並列（Ｓ／Ｐ：serial-to-parallel）変換器により並列のストリームに変換され、巡回プレフィックスが除去される。ＦＦＴブロック１１１６において、デマッパブロック１１１４の出力は、ＦＦＴにより周波数領域信号にさらに変換される。ベースバンド処理ブロック１１１８において、ＦＦＴブロック１１１６の出力信号は、記憶された基準信号の複素共役により乗算される。ベースバンド処理ブロック１１１８において、複素乗算器の出力は、ＩＦＦＴにより時間領域信号に変換される。信号は、ベースバンド処理ブロック１１１８において、アップサンプリングおよびフィルタリングされる。
【0087】
コンバイナブロック１１２０において、コンバイナは、受信機１１３０，１１４０，および１１５０からの信号を集約し、広帯域相関出力を生成する。
【0088】
レンジ－ドップラ処理ブロック１１２２は、振幅または振幅の二乗を取る。レンジ－ドップラ処理ブロック１１２２は、上記結果の検出に対するＣＦＡＲ基準に従ってしきい値を適用する。
【0089】
レンジ－ドップラ処理ブロック１１２２は、多数の符号についてコンバイナ出力をメモリ内で記憶している。レンジ－ドップラ処理ブロック１１２２は、記憶された符号を処理し、ドップラを推定する。
【0090】
レンジ－ドップラ処理ブロック１１２２において、検出された結果と、ドップラ処理された信号は、後処理においてさらに処理される。
【0091】
各サブチャネルに対する波形は、システムの全体アーキテクチャを変えること無く、フィルタバンク多キャリア（ＦＢＭＣ：filter-bank multi-carrier ）または単一キャリア（ＳＣ：single-carrier）であり得る。サブバンドＯＦＤＭ信号は、巡回プレフィックスが無い信号であり得る。
【0092】
レーダーシステムは、レンジ、到来角、およびドップラ推定用の３Ｄレーダーとして、または、方位角、仰角、レンジ、およびドップラ画像用の４Ｄイメージングレーダーとして組み立てられ得る。
【0093】
図１２は、本開示に従う、送信機１２００での、例示的なハイブリッドビーム形成アーキテクチャを示す。図１２において示される、送信機１２００での、ハイブリッドビーム形成アーキテクチャの実施形態は、例示のみのためである。図１２は、任意の特定の具体化に本開示の範囲を限定しない。
【0094】
図１２に示されるように、ハイブリッドビーム形成送信機１２００は、少なくとも１つの送信機（例えば、１２３０，１２４０，および１２５０）を含み得る。送信機１２３０は、シーケンスブロック１２０２、ＩＦＦＴブロック１２０６、デジタルビーム形成（ＢＦ：beamforming）１２０８、デジタル―アナログ変換器（ＤＡＣｓ）ブロック１２１０および１２１２、位相シフタブロック１２６０、クロック生成器ブロック１２７０、乗算器ブロック１２１４および１２１６、ＲＦ処理ブロック１２１８、アナログＢＦブロック１２２０、ならびにＭＡＣコントローラブロック１２８０とともに実現され得る。送信機１２４０および１２５０は、それぞれ、送信機１２３０の同一の要素を含み得る。送信機１２４０および１２５０は、ＲＡＤＡＲシステムを実現するために二重化されてもよい。一実施形態では、送信機１２００での、ハイブリッドビーム形成アーキテクチャは、基地局（例えば、図１に示される１０１～１０３）、またはＵＥ（例えば、図１に示される１１１～１１６）で実現され得る。
【0095】
図１２に示されるように、デジタルビーム形成は、ＩＦＦＴの後に適用され、アナログビーム形成が後に続く。マルチチャネルアーキテクチャにおいて、デジタルビーム形成ブロック１２０８が各サブバンドに適用される一方で、アナログビーム形成は、複数のサブバンドを組み合わせた後に帯域幅全体に対して適用される。サブチャネルアーキテクチャにおいて、デジタルビーム形成およびアナログビーム形成の双方がサブバンドに対して適用され得る。受信機処理は、帯域ごとおよびアンテナ経路ごとに適用される。
【0096】
シーケンスブロック１２０２において、ＣＡＺＡＣシーケンスから、１つまたは複数のＭＩＭＯシーケンスが生成される。マッパブロック１２０６において、シーケンスがＭＩＭＯ層にマッピングされる。マッパブロック１２０６において、ＭＩＭＯ符号化の各層は、Ｗａｌｓｈ－Ｈａｄａｍａｒｄ符号またはＤＦＴ符号を用いてＭＩＭＯ層サブバンド信号に適用される。ＩＦＦＴブロック１２０４からマッパブロック１２０６までにおいて、シーケンスは、ＭＩＭＯ層の各々に対して、リソース要素（ＲＥ：resource element）マッピングにより周波数領域にマッピングされる。ＩＦＦＴブロック１２０４からマッパブロック１２０６までにおいて、各ＭＩＭＯ層に対してＲＥマッピングされた信号がＩＦＦＴにより時間領域に変換され、巡回プレフィックスは、領域信号に加えられる。デジタルＢＦブロック１２０８は、時間領域ビーム形成の重みを時間領域信号に適用することによってデジタルビーム形成を行う。ＤＡＣブロック１２１０および１２１２において、デジタルＢＦブロック１２０８の出力は、ＤＡＣによりアナログ信号に変換される。アナログＢＦブロック１２２０において、送信機ブロック１２３０，１２４０，および１２５０からのＲＦ処理ブロック１２１８の出力信号が組み合わせられて、アナログビーム形成器を用いてさらに処理される。
【0097】
図１２に示されるように、ビーム（空間的）、サブバンド（周波数）、およびスロット（時間）は、独立して選択されることができ、これは、干渉を回避しつつ取得時間の改善という結果に至る。
【0098】
図１３は、本開示に従う、高分解能レーダー用の、サブバンド符号化ＯＦＤＭのための方法１３００のフローチャートを示し、この方法は、高度な無線装置（例えば、図１に示される１０１～１０３）またはＵＥ（例えば、図１に示される１１１～１１６）により行われ得る。図１３に示される方法１３００の実施形態は、例示のみのためである。図１３は、任意の特定の具体化に本開示の範囲を限定しない。図１３に示される構成要素の１つ以上は、言及された機能を行うように構成された専用の回路要素において実現され得るか、または、構成要素の１つ以上は、言及された機能を行うために指令を実行する１つ以上のプロセッサにより実現され得る。
【0099】
一実施形態では、方法１３００は、車両、持ち運び可能な電子デバイス、固定された電子デバイス、および任意のタイプの電子デバイスで実現されるスタンドアロンレーダーシステムにより行われ得る。
【0100】
図１３に示されるように、方法１３００は、ステップ１３０２で始まる。
ステップ１３０２において、高度なレーダー装置は、サブバンド信号のシーケンスに基づいて時間－周波数波形に広帯域波形信号を分解する。
ステップ１３０２において、高度なレーダー装置は、サブバンド信号のシーケンスに基づいて時間－周波数波形に広帯域波形信号を分解する。
【0101】
一実施形態では、時間－周波数レーダー波形は、ＯＦＤＭ、ＦＢＭＣ、またはＤＦＴ事前符号化単一キャリア波形である。
【0102】
その後、ステップ１３０４において、高度なレーダー装置は、分解された広帯域波形信号に基づいて時間－周波数レーダー波形を生成する。
【0103】
その後、ステップ１３０６において、高度なレーダー装置は、時間－周波数レーダー波形に基づいて、定振幅零自己相関（ＣＡＺＡＣ：constant amplitude zero auto-correlation）シーケンスを直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）サブキャリアにマッピングし、第１レーダー信号を生成する。
【0104】
次に、ステップ１３０８において、高度なレーダー装置は、アンテナのセットの送信アンテナを介して目標物体へ第１レーダー信号を送信する。
【0105】
最後に、ステップ１３１０において、高度なレーダー装置は、目標物体から反射または後方散乱された第２信号を、アンテナのセットの受信アンテナを介して受信する。
【0106】
下記の図１４、図１５、図１８、図１９および図２３は、無線通信システムにおいて、および、ＯＦＤＭまたはＯＦＤＭＡ通信技術の使用とともに実現される種々の実施形態を説明する。図１４、図１５、図１８、図１９および図２３の説明は、任意の好適に配置された通信システムにおいて、異なる実施形態が実現され得るやり方への、物理的なまたはアーキテクチャの制限を暗示するつもりではない。
【0107】
図１４は、バンドパスサンプリングを伴う、サブバンド符号化ＯＦＤＭレーダー用の例示的な送信機アーキテクチャ１４００を示す。送信機１４００は、時間－周波数領域において信号をフォーマットする時間－周波数マッパブロック１４０２を有するＯＦＤＭ送信機である。図１４における他のブロックは、図９から図１２までにおいて示されるブロックと同一または同様の機能を行う。
【0108】
図１５は、本開示の種々の実施形態に従う、従来のレーダーシステムのレーダーシステムの、周波数スペクトルおよび時間－周波数スペクトルの例を示す。図１５に示される周波数および時間－周波数スペクトル１５０２は、ｆｃキャリア周波数により変調された４つの帯域（ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４）信号の周波数スペクトルの例を示す。
【0109】
図１５に示される周波数および時間－周波数スペクトル１５０４は、ｆｃキャリア周波数により変調された４つの帯域（ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４）信号の時間－周波数スペクトルの例を示す。周波数および時間－周波数スペクトル１５０４において、全ての４つの帯域信号は、時刻ｔ１で同時に送信される。
【0110】
図１６は、本開示の種々の実施形態に従う、バンドパスサンプリング１６００を伴う、サブバンド符号化ＯＦＤＭレーダーシステムの時間－周波数スペクトルの例を示す。図１６は、図１４における時間－周波数マッパブロック１４０２の出力の例である。時間－周波数マッパブロック１４０２は、サブバンド符号化ＯＦＤＭ信号を、異なる時間スロットにマッピングする。
【0111】
図１５に示されるように、もしも、全ての４つのサブバンド符号化ＯＦＤＭ信号が時間スロットｔ１にマッピングされると、そのとき、受信機での広帯域（ｆ１＋ｆ２＋ｆ３＋ｆ４）信号処理を要する。しかしながら、もしも、４つのサブバンド符号化ＯＦＤＭ信号が、異なる時間スロットｔ１，ｔ２，ｔ３，およびｔ４にマッピングされると、そのとき、受信機での狭帯域（ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４）信号処理を要する。
【0112】
図１７は、本開示の種々の実施形態に従う、バンドパスサンプリングを伴う、サブバンド符号化ＯＦＤＭレーダー用の例示的な受信機アーキテクチャ１７００を示す。ＡＤＣブロック１７０６および１７０８の入力帯域幅が低減されるため、ＡＤＣブロック１７０６および１７０８の要件が緩和されることができる。高速かつ広帯域ＡＤＣの、コストおよび電力消費が非常に高いため、バンドパスサンプリングを伴う、サブバンド符号化ＯＦＤＭレーダー用の送受信機アーキテクチャを用いることは、高分解能レーダー装置に対して非常に魅力的な解決策である。受信機アーキテクチャ１７００は、ＲＦ処理ブロック１７０２と、サブバンドフィルタバンクブロック１７０４と、基準信号ブロック１７１０とをさらに備える。図１７に示されていない他のブロックは、図９から図１２において説明されるブロックと同一または同様の機能を行う。
【0113】
図１８は、本開示の種々の実施形態に従う、バンドパスサンプリングを伴う、サブバンド符号化ＯＦＤＭレーダーシステムの、周波数スペクトル、時間－周波数スペクトル、および送信機アーキテクチャ１８００の例を示す。図１８に示されるように、送信機１８００は、ベースバンド処理ブロック１８０２と、時間－周波数マッパブロック１８０６と、ＤＡＣブロック１８１０と、ＲＦ処理ブロック１８１２とを備える。
【0114】
ベースバンド処理ブロック１８０２は、１８０４に示される、サブバンド符号化ＯＦＤＭ信号を生成する。時間－周波数マッパブロック１８０６は、ベースバンド処理ブロック１８０４の出力を、１８０８に示される異なる時間スロットにマッピングする。ガードインターバルは、さらに離れた物体からの反射遅延に合わせるためにサブバンド信号の間で必要とされる。
【0115】
図１９は、本開示の種々の実施形態に従う、バンドパスサンプリングを伴う、サブバンド符号化ＯＦＤＭレーダーシステムの、例示的な受信機１９００アーキテクチャを示す。図１９に示されるように、受信機１９００は、ＲＦ処理ブロック１９０２と、サブバンドフィルタバンクブロック１９０４と、狭帯域低速ＡＤＣブロック１９０６と、遅延補償ブロック１９０８と、ベースバンド処理ブロック１９１０と、基準信号ブロック１９１２と、レンジ－ドップラ処理ブロック１９１４とを備える。
【0116】
サブバンドフィルタバンクブロック１９０４と、狭帯域低速ＡＤＣブロック１９０６とを用いることによって、高速／広帯域ＡＤＣは、低速／狭帯域ＡＤＣと交換されることができる。これは、ＯＦＤＭレーダーシステムの、実施コストおよび電力消費を低減する。
【0117】
図２０から図２２は、本開示の種々の実施形態に従う、バンドパスサンプリングを伴う、サブバンド符号化ＯＦＤＭレーダーシステムの、周波数スペクトル、時間－周波数スペクトル、および受信機アーキテクチャの例を示す。
【0118】
図２０は、受信機２０００を示す。図２０に示されるように、信号がＲＦ処理ブロック２００２を通過し、そして、変調された信号は、サブバンドフィルタバンクブロック２００４を通過する。サブバンドフィルタバンクの目的は、バンドパスサンプリングのために帯域外雑音を低減することである。サブバンドフィルタバンクブロック２００４は、バンドパスフィルタと、低域通過フィルタと備える。
【0119】
サブバンドフィルタバンクブロック２００４の出力は、図２０に例示される２００８および２０１０に示されている。サブバンドフィルタバンクブロック２００４での追加のフィルタリングに起因して、帯域外雑音は、バンドパスサンプリングのために低減される。
【0120】
図２１は、本開示の種々の実施形態に従う、狭帯域低速ＡＤＣと、バンドパスサンプリング２１００の動作とを示す。もしも、狭帯域低速ＡＤＣブロック２１０２がナイキスト理論を満たすならば、狭帯域低速ＡＤＣブロック２１０２の出力は、２１０４および２１０６に示される異なる時間スロットでの、復調されたベースバンド信号である。復調された信号には、サブバンドフィルタバンクのためにエイリアシングがないであろう。
【0121】
図２２は、乗算器ブロック２２０２と、遅延補償／エイリアシング相殺ブロック２２０６と、レンジ－ドップラ処理ブロック２２１０とを示す。
【0122】
図２２に示されるように、全ての帯域がベースバンドに復調されるため、図２２に示される、送信された信号を再構築する復調プロセスが必要とされる。乗算器ブロック２２０２は、デジタル複素乗算器を用いることによって、ベースバンド信号を元々の、サブバンド符号化信号に変調する。乗算器ブロック２２０２の出力スペクトルは、２２０４に示される。
【0123】
レーダーの目的は、送信された信号と受信された信号との間の遅延時間を測定することである。高分解能レーダーの性能のために、広帯域信号は、送信および受信され得る。これらの要件を満たすために、広帯域信号は、図１５に示されるように同時に送信され得る。
【0124】
本開示において、しかしながら、サブバンド信号は、狭帯域／低速ＡＤＣを用いるために、図１６に示される異なる時間スロットで送信される。広帯域信号システムと同一のレベルの性能を達成するために、サブバンド信号間の時間スロットの相違が補償され得る。サブバンド符号化ＯＦＤＭ信号の遅延効果が解析されることができるため、これは、図２２に示される遅延補償／エイリアシング相殺ブロック２２０６において補償されることができる。
【0125】
また、サブバンド信号の送信間のガードインターバル（図６に示される）は、連続するサブバンド間のエイリアシングを回避するために必要とされる。送信された信号の移動時間がレーダーシステムのレンジ性能を定めるため、レーダーシステムのレンジが長いほどガードインターバルが長いことを要する。しかしながら、もしもガードインターバルが増加であるならば、そのとき、フレームレートは低減されるであろう。
【0126】
ガードインターバルを低減させるために、（遅延補償／エイリアシング相殺ブロック２２０６における）エイリアシングの相殺が用いられることができる。シーケンスの相関特性と、エイリアシング成分の事前知識とを用いることによって、サブバンド間のエイリアシングが相殺され得る。
【0127】
遅延補償されエイリアシングが相殺された、サブバンド送信信号は、遅延補償／エイリアシング相殺ブロック２２０６の出力で十分に元通りになり、その周波数スペクトルは、図２２に例示される２２０８に示される。元通りになった信号は、レンジおよびドップラ情報を有する送信された信号（図１５に示される）と同一である。
【0128】
図２３は、本開示の種々の実施形態に従う、バンドパスサンプリングを伴う、サブバンド符号化ＯＦＤＭレーダーシステム用の代替的な受信機アーキテクチャ２３００の例を示す。
【0129】
図２３に示されるように、受信機２３００は、ＲＦ処理ブロック２３０２と、サブバンドフィルタバンクブロック２３０４と、狭帯域低速ＡＤＣブロック２３０６と、ベースバンド処理ブロック２３０８と、遅延補償された／エイリアシングが相殺された基準信号ブロック２３１０と、レンジ－ドップラ処理ブロック２３１２とを備える。レーダーシステムが既知のシーケンスを送信するため、送信遅延効果と、サブバンド間のエイリアシング成分とは、事前に推定および算出されることができる。この推定および算出は、基準信号に反映され得て、遅延補償された／エイリアシングが相殺された基準信号ブロック２３１０のように再構築のために用いられ得る。
【0130】
一実施形態では、高度なレーダー装置は、複数のサブバンド信号に基づいて広帯域波形信号を時間－周波数波形に分解する。
【0131】
一実施形態では、高度なレーダー装置は、時間領域ＣＡＺＡＣシーケンスに基づくＤＦＴ事前符号化を用いてＣＡＺＡＣシーケンスを生成する。
【0132】
一実施形態では、高度なレーダー装置は、ＣＡＺＡＣシーケンスのシーケンスホッピングか、または時間における周波数ホッピングかの少なくとも１つを行う。
【0133】
一実施形態では、高度なレーダー装置は、シーケンスのセットと、時間と、周波数パターンと、電力と、ホッピングパターンと、ビーム形成と、基準信号の干渉設定とに基づく第１レーダー信号に対する時間－周波数リソースを割り当て；準静的モードまたは動的モードにおける時間－周波数リソースを再び割り当てる。
【0134】
一実施形態では、高度なレーダー装置は、サブバンド信号の各サブバンドを判定し、サブバンド信号の各サブバンドに対する多重デジタルビーム形成と、サブバンド信号の全サブバンドに対する単一のアナログビーム形成とを適用する。
【0135】
一実施形態では、高度なレーダー装置は：第１レーダー信号および第２信号に基づいてサブバンド信号の各々を判定し；周波数領域においてサブバンド信号の各々を処理することによって第３信号を取得し；第３信号に基づいてサブバンド信号の各々を集約し；集約された、サブバンド信号の各々に基づいて時間領域において相関出力を生成する。
【0136】
そのような実施形態では、サブバンド信号の各々は、振幅または振幅の二乗と、アーチファクトを除去する後処理とを用いた検出に対して時間とともに蓄積され、相関出力がメモリに記憶される。
【0137】
一実施形態では、高度なレーダー装置は、光学システム、無線通信プロトコル、または有線通信プロトコルの少なくとも１つを用いて、アンテナシステムと、送信機と、受信機と、送信機、受信機、およびアンテナシステムに動的可能に接続された通信プロセッサとを介して信号を送信および受信する。
【0138】
時間－周波数領域におけるサブバンドの順序は、ランダムであり得る。時間－周波数領域におけるサブバンドの順番の例が図６、図７、図１６および図１８および図２０～図２２に示されているが、これらの順序は、シーケンシャルに代えてランダムであり得る。
【0139】
この特許文献全体にわたって用いられる、ある種の語句の定義を述べることは有益であろう。「アプリケーション」および「プログラム」という用語は、好適なコンピュータコード（ソースコード、オブジェクトコード、または実行可能なコードを含む）における実現のために適合された、１つ以上の、コンピュータプログラム、ソフトウェア構成要素、指令のセット、プロシージャ、機能、オブジェクト、クラス、インスタンス、関係データ、またはその部分を指す。「通信」という用語およびその派生語は、直接的な通信および間接的な通信の双方を包含する。「含む」および「備える」という用語、ならびにそれらの派生語は、限定無しの包含を意味する。「または」という用語は、包括的であり、および／またはを意味する。「関連付けられた」という句、およびその派生語は、含む、含まれる、相互に連結する、含有する、含有される、接続する、結合する、通信可能、協働する、インターリーブする、並置する、近接した、結び付けられている、有する、特性を有する、関係を有する、または同種類のものを意味し得る。「の少なくとも１つ」という句は、項目のリストとともに用いられると、１つ以上の列挙された項目の異なる組み合わせが用いられてもよいしリストにおける一つの項目のみが必要とされてもよいことを意味する。例えば、「Ａ、Ｂ、およびＣ：の少なくとも１つ」は、以下の組み合わせ：Ａ、Ｂ、Ｃ、ＡおよびＢ、ＡおよびＣ、ＢおよびＣ、ならびに、ＡおよびＢおよびＣ、のいずれをも含む。
【0140】
図２４は、本開示の種々の実施形態に従う、装置のための方法２４００のフローチャートを示し、この方法は、高度な無線装置（例えば、図１に示される１０１～１０３）またはＵＥ（例えば、図１に示される１１１～１１６）により行われ得る。図２４に示される方法２４００の実施形態は、例示のみのためである。図２４は、任意の特定の具体化に本開示の範囲を限定しない。図２４に示される構成要素の１つ以上は、言及された機能を行うように構成された専用の回路要素において実現され得るか、または、構成要素の１つ以上は、言及された機能を行うために指令を実行する１つ以上のプロセッサにより実現され得る。
【0141】
図２４に示されるように、方法２４００は、ステップ２４０２で始まる。ステップ２４０２において、装置は、時間領域において順次生成されるマルチバンドチャネル信号を生成する。その後、ステップ２４０４において、装置は、マルチバンドチャネル信号に基づいてキャリア周波数のセットを変調する。最後に、ステップ２４０６において、装置は、時間領域において、サブチャネル符号化ＯＦＤＭ信号を順次送信する。
【0142】
一実施形態では、装置は、サブチャネル符号化ＯＦＤＭ信号を、ランダム周波数ホッピング動作に基づいて、時間領域において順次送信する。
【0143】
一実施形態では、装置は、マルチバンドチャネル信号におけるサブバンドチャネル信号の各々に適用されるデジタルビーム形成動作を行い、アナログビーム形成動作を行う。
【0144】
一実施形態では、装置は、時間－周波数領域においてマルチバンドチャネル信号をフォーマットする。
【0145】
一実施形態では、装置は、マルチバンドチャネル符号化ＯＦＤＭ信号をキャリア周波数のセットの複数のキャリアとともに受信する。
【0146】
一実施形態では、装置は、バンドパスサンプリング動作を行い；マルチバンドチャネル符号化ＯＦＤＭ信号の間の遅延効果を補償するとともに、サブバンドサンプリングからのエイリアシング効果を低減するエイリアシング相殺動作を行う。
【0147】
一実施形態では、装置は、マルチバンドチャネル信号におけるサブバンドチャネル信号の各々に基づいて送信遅延を補償し、マルチバンドチャネル符号化ＯＦＤＭ信号の間のエイリアシング成分を相殺する。
【0148】
一実施形態では、装置は、送信遅延効果を補償してサブバンドサンプリングからのエイリアシング効果を相殺するために、基準信号を事前計算し、基準信号は、レーダーベースバンド処理に対して用いられる。
【0149】
本願における説明は、任意の特定の要素、ステップ、または機能が、請求項の範囲に含まれなければならない必須のまたは不可欠な要素であることを暗示するものとして読み解かれるべきではない。特許権が与えられる主題の範囲は、許可された請求項によってのみ定められる。そのうえ、機能を特定する分詞句が後に続く、「のための手段」または「のためのステップ」というまさにその言葉が、特定の請求項において明示的に用いられない限り、どの請求項も、添付された請求項または請求項要素のいずれかに関して米国特許法１１２条（ｆ）を発動することを意図されていない。請求項の中の、「機構」、「モジュール」、「デバイス」、「ユニット」、「構成要素」、「要素」、「部材」、「装置」、「機械」、「システム」、「プロセッサ」、または「コントローラ」などの（しかし、これらに限定されない）用語の使用は、関連分野の当業者に知られた構造を指すように理解および意図され、請求項のそれら自体の特徴によりさらに変形または向上され、米国特許法１１２条（ｆ）を発動することを意図されていない。
【0150】
本開示が、ある種の実施形態と、一般的に関連した方法とを説明してきたが、これらの実施形態および方法の、代替および置換は、当業者にとって明らかであろう。したがって、例示的な実施形態の上記の説明は、本開示を定めず、または本開示に制約を加えない。以下の請求項により定められるように、他の変更、代用、および置換も、本開示の範囲から逸脱することなく可能である。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【国際調査報告】