JP2007506374A

JP2007506374A - 到来方向推定を含むワイヤレス信号処理方法及び装置

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Publication number: JP2007506374A
Application number: JP2006527073A
Authority: JP
Inventors: サンダー、ラクシミパシィー
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Priority date: 2003-09-19
Filing date: 2004-09-17
Publication date: 2007-03-15
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Abstract

信号到来方向推定を含むワイヤレス信号処理方法及び装置を本明細書に記載する。

Description

本発明は、包括的には通信の分野に関し、特にワイヤレス通信に関する。

集積回路、マイクロプロセッサ、ネットワーキング、通信、及び他の関連技術の進歩により、ワイヤレス通信、たとえば移動体ワイヤレス「セル」電話が広く採用されることになった。移動体ワイヤレス「セル」電話等のワイヤレス通信の場合、通常、移動体ワイヤレス「セル」電話（移動体送受話機とも呼ばれる）は「近傍」のサービスステーション（基地局とも呼ばれる）と通信し、サービスステーションが移動体送受話機の通信信号を中継する。サービスステーション／基地局は、カバレージエリア（その「セル」）内のすべての移動体送受話機に中継サービスを提供する。したがって、サービスステーション／基地局は通常、その「セル」内の複数の移動体送受話機から通信信号を同時に受信して処理する。

サービスステーション／基地局において移動体送受話機から通信信号を受信するために複数のアンテナを使用することが、ワイヤレス通信システムのキャパシティ及びスループットを増強させる点でいくつかの利点があるため一般的になっている。「時空間」処理技法を含むがこれに限定されない各種信号処理技法が、受信した通信信号の処理に採用されている。

時空間処理技法の中でも、ビーム形成は、所望の方向から受信した信号の強度を増強するために関心を集めている前途有望な分野の１つである。１つの既知の技法は、既知のトレーニングシーケンスを採用して、所望の方向へのビーム形成に対して最適な重みを推定する（たとえば、最小平均二乗（ＬＭＳ）を使用して）。到来方向（ＤＯＡ）を推定する他の既知の技法は、バートレットプロセッサ（Bartlett processor）又はＭＵＳＩＣ（多重信号分類）技法の採用を含む。

トレーニングにはシステムのスループットにオーバヘッドを生じるという欠点があり、収束するのに、決定に利用可能な時間よりも長い時間がかかり得る。後者の技法では、独立した信号源から受信した信号の相関（又は相関の欠如）を反映した相関行列の良好な推定を提供するべく、受信信号の多数のスナップショットが必要である。

さらに、各通信信号は通常、複数のマルチパスを有するが、構造物からの反射等の環境要因により、これら技法は通常、信号の最も優勢なマルチパスだけに基づいてＤＯＡを推定する。

本発明の実施形態について、同様の参照が同様の要素を示す添付図面を通して説明することにする。

本発明の実施形態は、ワイヤレス送信された複数の信号の到来方向を求める方法及び装置を含むが、これに限定されない。本発明の実施形態は、ワイヤレス送信された複数の信号のマルチパスの到来方向を求める方法及び装置も含む。

以下の説明では、本発明の実施形態の各種態様について説明する。しかし、説明した態様のいくつかだけ又はすべてを用いて他の実施形態を実施可能なことが当業者には明らかであろう。説明を目的として、実施形態の完全な理解を提供するために特定の数、材料、及び構成を記す。しかし、特定の詳細なしで他の実施形態を実施可能なことが当業者には明らかであろう。場合によっては、説明を曖昧にしないように既知の特徴については省くか又は簡略化している。

各種動作について、実施形態を理解する上で最も助けとなるように複数の離散した動作として順番に説明するが、説明の順番を、これら動作が必ず順序に依存することを暗に示すものとして解釈すべきではない。特に、これら動作を提示する順番で実行する必要はない。

語句「一実施形態では」を繰り返し用いる。この語句は一般に同じ実施形態を指さないが、指す場合もある。用語「備える」、「有する」及び「含む」は、文脈により別に解釈される場合を除き同義である。

これより図１を参照して、一実施形態により、本発明の実施に適した通信環境の概観を示す。図示のように、この実施形態では、通信環境１００は、互いに通信可能に結合された、Ｊ個の移動体送受話機１０２ａ〜１０２ｊ及び基地局１０６を含む。基地局１０６は、送受話機がワイヤレス送信した信号を受信することを含め、移動体送受話機１０２ａ〜１０２ｊの通信信号を中継する。中でも特に受信した信号を処理し、基地局１０６が結合された、ワイヤレス通信サービスネットワークの別の信号処理ノード（図示せず）に、及び／又はＰＳＴＮ（公衆交換電話網）の信号処理ノード（図示せず）に転送することができる。

この実施形態では、基地局１０６は、図示のように互いに結合されたＮ個のアンテナ１０８ａ〜１０８ｎ、ＲＦユニット１１０、及び信号処理ユニット１１０を備える（ＲＦ＝無線周波）。アンテナ１０８ａ〜１０８ｎは、移動体送受話機１０２ａ〜１０２ｊに信号を送信するとともに、移動体送受話機１０２ａ〜１０２ｊから信号を受信するために採用される。さらに、アンテナ１０８ａ〜１０８ｎを他の目的で採用してもよい。アンテナ１０８ａ〜１０８ｎはセンサと呼ばれる場合もある。本出願では、これら２つの用語は同義である。

ＲＦユニット１１０は、アンテナ１０８ａ〜１０８ｎが受信したＲＦ信号をベースバンド信号にダウンコンバートし、又はベースバンド信号をアンテナ１０８ａ〜１０８ｎが送信するＲＦ信号にアップコンバートするために採用される。

信号処理ユニット１１０は、ダウンコンバートされたベースバンド信号を処理するため、及びアウトバウンド信号をアップコンバート向けに処理するために採用される。この実施形態では、信号処理ユニット１１０は特に、図示のように互いに結合されるとともにＲＦユニット１１０に結合されるＤＯＡ推定ユニット１１２及びビーム形成ユニット１１４を備える。

各種実施形態では、ＤＯＡ推定ユニット１１２はＪ個の信号（Ｊは整数）のＤＯＡを推定し、これについては図２を参照しながらより十分に以下説明する。これら実施形態では、ビーム形成ユニット１１４は、ＤＯＡ推定ユニット１１２により推定されるＪ個の信号のＤＯＡに少なくとも部分的に基づいて対応する重み付き出力信号を形成する。

他の実施形態では、ＤＯＡ推定ユニット１１２は、Ｊ個の信号のＬ個のマルチパス（Ｌは整数）のＤＯＡを推定し、これについては図３を参照しながらより十分に説明する。いくつかの実施形態は、図２及び図３を参照しながら説明する２つの方法のうちの一方をサポートする。他の実施形態は両方をサポートする。図２及び図３に示す両方の方法をサポートする実施形態の場合、実施形態は現在の動作方法として２つの方法のうちの一方の構成をサポートすることもできる。構成は静的又は動的な手法でサポートすることができる。

後者の実施形態の場合、ビーム形成ユニット１１４は、ＤＯＡ推定ユニット１１２により推定されたＪ個の信号のＬ個のマルチパスのＤＯＡに少なくとも部分的に基づいて、対応する出力信号を形成する。より具体的には、ビーム形成ユニット１１４は対応する重みの数を求め、ＤＯＡ推定ユニット１１２が推定したＪ個の信号のＬ個のマルチパスの重み付き寄与分に少なくとも部分的に基づいて、対応する出力信号を形成する。

基地局１０６が信号１０４ａ〜１０４ｊを取得する有利な様式を除き、移動体送受話機１０２ａ〜１０２ｊ及びＲＦユニット１１０は広い範囲のこれら要素を表す。ＤＯＡ推定ユニット１１２及びビーム形成ユニット１１４のソフトウェア実施（implementation）をホストするのに適したコンピュータシステムについて図４を参照しながら以下さらに説明する。ソフトウェア実施は、複数のプログラミング言語の任意の１つ又は複数を採用して作成することができる。しかし、本発明は、ＤＯＡ推定ユニット１１２及びビーム形成ユニット１１４のすべて又は一部が、たとえば１つ又は複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）又はフィールドプログラマブルロジックデバイスを使用してハードウェアで実施されてもよいことを予期する。当業者は、本明細書に提供する説明に基づいてそうすることができよう。

以下の残りの説明では、及び特許請求の範囲では、以下の規則を採用する。
−Ａ、Ｍ等の太字大文字は行列又は部分空間を表す。
−ｖ等の太字小文字はベクトルを表す。
−「ｓ」等の非太字文字はスカラーを表す。

これより図２を参照して、一実施形態によりＪ個の信号のＤＯＡを求めるＤＯＡ推定ユニット１１２の動作フローを示す流れ図を示す。この実施形態では以下を仮定する。
Ｊ個の独立した信号がＪ個の別個の方向θ_１，…θ_ｊでＮアンテナアレイに衝突する。但し、角度θ_ｊはエンドファイア方向（endfire direction）に対して測定される。
受信した信号の単一スナップショットの出力信号ベクトルは、

（１）
により与えられる。式中、ｘ（ｔ）は、

（２）
として書かれるＮ×１列ベクトルであり、

（３）
であり、式中、ＡはＮ×Ｊ指向性応答行列であり、

（４）
は信号方向ベクトルである。各ａ（θ_ｊ）ベクトルは次元Ｎ×１を有する。

（５）
あり、ｓ（ｔ）は、Ｊ個の独立した発信源により送信されるＪ個の信号を含むＪ×１ベクトルである。

ｆ_０は搬送周波数であり、ｃは電磁波速度であり、ｋは波長であり、ｄはアンテナ素子間の間隔であり、ｔは時間インデックスに対応する。
したがって、ｘ（ｔ）は発信源方向にそれぞれ対応するＪ個の線形独立したヴァンデルモンドベクトル（Vandermonde vector）の線形結合であり、ｘ（ｔ）は、

（６）
とみなすことができる。
式（３）中、行列Ａは、ｘ（ｔ）が属するＪ次元部分空間に張る基底を表す。したがって、ｘ（ｔ）は分解されると、要素として方向ベクトルのうちの１つを有する。
したがって、ｘ（ｔ）（単一スナップショットの出力信号ベクトル）により張られる１次元部分空間とその任意のＪ信号方向ベクトルの交点が非ゼロであるような相関が存在する。
したがって、θ_ｉが真の発信方向の１つに対応しない、すなわち

の場合、ｘ（ｔ）とａ（θ_ｉ）の交点はゼロになる。
したがって、計算問題は、

（７）

（８）
として定式化される。

として定式化されるＮ×２行列は、θ_ｉ∈（θ_１，…，θ_Ｊ）の場合に階数の不足又は階数の不足に近くなる。
したがって、Ｊ個の信号θ_１，…，θ_ＪのＤＯＡを求める場合、図２のプロセスはまず、信号発信源ｊ，〜θ_ｉの試行方向を選択する（ブロック２０２）。
試行方向を選択すると、プロセスは第１の係数

（９ａ）
及び第１の正規直交ベクトル

（９ｂ）
の計算に進む（ブロック２０４）。
第１の係数及び第１の正規直交ベクトルを計算すると、プロセスは第２の係数

（１０ａ）
第２の正規直交ベクトル

（１０ｂ）
及び第３の係数

（１０ｃ）
の計算に進む（ブロック２０６）。
次いで、プロセスは関数

（１１）
の値を求めることに進み、値を求めることによって関数のピーク値がもたらされるか否かを判断する。もたらされる場合、試行方向はＪ個の信号のＤＯＡのうちの１つであるとみなされる。
ブロック２１０において、プロセスは、さらなる方向を求めるべきであるか否かを判断する。求めるべきである場合、プロセスはブロック２０２に戻り、そこから上述したように続く。求めるべきではない場合、プロセスは終了する。

これより図３を参照して、一実施形態によるＪ個の信号のＬ個のコヒーレントマルチパスのＤＯＡを求めるＤＯＡ推定ユニット１１２の動作フローを示す流れ図を示す。この実施形態は、Ｊ個の信号のＤＯＡの初期推定を含み、次いでＪ個の信号の求められたＤＯＡが他の情報と共に、Ｊ個の信号のＬ個のマルチパスのＤＯＡを求めるために採用される。
基地局でのｊ番目の発信源及びＬ個のコヒーレントマルチパスに対応する信号は、

（１２）
により与えられる。上記式をＮ素子アンテナアレイに拡張すると、以下の関係が得られる。

（１３）
式中、

はｊｌ番目のマルチパス成分のアレイ応答ベクトルである。上記中の表記には以下の意味がある。
信号強度又はｌ番目のマルチパスの振幅中のＲ_ｊｌ
ｆ_ｄＣｏｓθ_ｊｌはｊｌ番目のマルチパスのドップラーシフトであり、
τ_ｊｌ＝ｒ_ｊｌ／ｃはｊｌ番目のマルチパスの時間遅延であり、
ｒ_ｊｌはｊｌ番目のマルチパスの範囲であり、
ｃは電磁波速度であり、
θ_ｊｌはｊｌ番目のマルチパスに対応するＤＯＡであり、
Ｌはｊ番目の発信源の支配的なマルチパスの数である。
マルチパス遅延広がりが、

であるという仮定の下で（式中、Ｂは信号の帯域幅である）、ｊ番目の発信源のベースバンド信号であるｓ_ｊ（ｔ）は狭帯域信号としてモデリングすることができ、すなわち

であり、式中、

は、

（１４）
としても書ける。式中、

（１５）
である。
さらに、移動体からのすべてのマルチパスは、平均到来角度θ_ｊを中心として±Δ内で一様に基地局アレイに到来する。
さらに、信号が狭帯域であると仮定すると、複素ベースバンド信号ベクトルは、

（１６）
と書くことができる。
さらに、

（１７）
をｊ番目の発信源に対応するＬ個のコヒーレントマルチパスのアレイ応答ベクトルとする。
ＭＵＳＩＣ等の従来のアルゴリズムの使用により、その発信源に対応するＬ個のマルチパスはすべてコヒーレントであるため同じ方向θ_ｊの推定が導かれる。
したがって、θ_ｊｌをθ_ｊで置換することができる。
このような場合、上記式を

（１８）
と近似することができる。
Ｊ人のユーザの場合、アレイでの信号ベクトルは、

（１９）
により与えられる。
ｎ（ｔ）はノイズベクトル（列）であり、ノイズは空間的及び時間的にホワイトであると仮定される。

（２０）
Ｒは相関行列である。これは、受信した信号とノイズベクトルｘ（ｔ）の外積から得られ、いくつかのスナップショットにわたって平均化される。
平均化をＥで表す。
Ｈは「エルミート（転置及び共役）を示す。
ＡはサイズＮ×Ｊ（Ｎ個のアンテナ、Ｊ個の発信源）の行列であり、
σ^２はノイズ分散であり、
ＩはＮ×Ｎ恒等行列であり、

（２１）
はＪ×Ｊ発信源共分散行列である。
ｓ（ｔ）は対角要素Фに沿って存在するベースバンド信号パワーである。
そのサイズはＪ×Ｊであり、ここでＪは発信源の数である。ノイズ共分散は、

（２２）
により与えられる。

したがって、Ｒの固有値が降順に配置されているものとし、λ_１≧λ_２≧，…≧λ_Ｎで表すとし、同様にｕ_１，…，ｕ_Ｎを対応する固有ベクトルであるとする。固有値λ_ｎは、

（２３）
により与えられる。
Ｕ_ｓ＝［ｕ_１，…，ｕ_Ｊ］は信号部分空間と見なすことができ、
Ｕ_ｎ＝［ｕ_Ｊ＋１，…，ｕ_Ｎ］はノイズ部分空間と見なすことができる。
ｊ＝１，…，Ｊの場合、Ｕ_ｎｖ（θ_ｊ）＝０であり、その他の場合、Ｕ_ｎｖ（θ_ｊ）≠０である。

この実施形態は、推定された固有値Ｕ_ｓ＝［ｕ_１，…，ｕ_Ｊ］により張られる部分空間がＪ個の真の発信源方向により張られる空間に対応するものと仮定する。ｊ番目の固有値はｊ番目の発信源によるＬ個のコヒーレントマルチパスに対応することに留意されたい。ｊ番目の発信源方向θ_ｊの推定は、ＭＵＳＩＣのような任意の既知の方法により行うことができる。この実施形態は、ｊ番目の発信源θ_ｊの求められたＤＯＡを中心とした方向範囲θ_ｊ±Δ内を探索して、ｊ番目の発信源のＬ個のマルチパスを求める。
したがって、信号ベクトルｘ_ｊ（ｔ）は、

とみなすことができ、ここで、

（２４）

（２５）
したがって、図３に示すように、集合

を探索するプロセスは（式中、θ_ｊｌ∈（θ_ｊ±Δ），ｌ＝１，２，…，Ｌ）、ｊ番目の発信源のＬ個のマルチパスの試行方向集合

をまず選択するプロセスから始まる（ブロック３０２）。
Θ＝Θ_ｊ、すなわち、（θ_ｊｋ１，θ_ｊｋ２，…，θ_ｊｋＬ）＝（θ_ｊ１，θ_ｊ２，…，θ_ｊＬ）を見つける処理は以下のように表現される。
第１に、プロセスは集合（θ_ｊｋ１，θ_ｊｋ２，…，θ_ｊｋＬ）を無作為に選択する。
第２に、プロセスは以下の行列

を形成する。式中、

第３に、プロセスは以下の関係

（２６）
及び

（２７）
を計算する（ブロック３０４）。

はベクトルの２ノルムである。
同様に、以下の係数及びベクトルについて、プロセスは

（２８）

（２９）
及び

（３０）
を計算する（ブロック３０６）。計算はｌ＝Ｌ＋１になるまで、すなわちｒ_{Ｌ＋１，Ｌ＋１}を得るまで行われる。
次いで、ブロック３０８において、プロセスは関数

（３１）
を計算する。

の結果がピーク値の「新規」集合をもたらす場合、試行方向集合

は、Ｌ個の強マルチパスの到来方向として設定される。
ブロック３１０において、プロセスを繰り返すべきか否かが判断される。繰り返す試行回数は、動作効率のために所定であってもよく、又は限界改善逓減の所定のしきい値に基づいてもよい。
別の試行集合を評価すべき場合、プロセスはブロック３０２に戻る。
最終的に、推定プロセスを終了する基準が満たされ、プロセスは終了する。次いで、Ｌマルチパス方向の現在推定

を使用して結合信号ｚ（ｔ）（図１参照）を

（３２）
として得る。

換言すれば、ｊ番目の発信源のＤＯＡ推定ユニット１１２でのＬマルチパス指向性集合の推定後、アンテナ素子において受信した信号が式（３２）において与えられるように適宜重み付けされる。

このプロセスは、アンテナ素子において受信したＪ個の信号発信源すべてに対して繰り返され、各発信源信号はＬマルチパスに対応する係数により重み付けされる。

これより図４を参照して、ＤＯＡ推定ユニット１１２及びビーム形成ユニット１１４のソフトウェア実施をホストするのに適したコンピュータシステム例を示すブロック図を示す。図示のように、コンピューティング装置４００は１つ又は複数のプロセッサ４０２、システムメモリ４０４、大容量記憶装置４０６、他のＩ／Ｏ装置４０８、及びネットワーク通信インタフェース４１０を備え、これらは図示のように互いにシステムバス４１２を介して結合される。

プロセッサ４０２は、ＤＯＡ推定１１２及び／又はビーム形成１１４のソフトウェア実施を実行するために採用される。プロセッサ４０２は、当該技術分野において既知の、又はこれから設計される複数のプロセッサの任意の１つであることができる。適したプロセッサの例としては、カリフォルニア州サンタクララに所在のインテル社から入手可能なマイクロプロセッサが挙げられるがこれらに限定されない。

システムメモリ４０４は、推定１１２及び／又はビーム形成１１４並びにオペレーティングシステムサービスのワーキングコピーを記憶するために採用される。システムメモリ４０４は、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、シンクロナスＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）、又は同様の他のメモリ装置であることができる。

大容量記憶装置４０６は、たとえば、推定１１２及び／又はビーム形成１１４の永続的コピーを含むデータを永続的に記憶するために採用される。大容量記憶装置４０６の例としては、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等が挙げられるがこれらに限定されない。

他のＩ／Ｏ装置４０８が、入出力の他の態様を容易にするために採用される。他のＩ／Ｏ装置４０８の例としては、キーパッド、カーソル制御機構、ビデオディスプレイ等が挙げられるがこれらに限定されない。

ネットワーク通信インタフェース４１０は、他の装置とのネットワーク通信を容易にするために採用される。ネットワーク通信インタフェース４１０は有線ベースのものであっても、又はワイヤレスであってもよい。各種実施形態では、ネットワーク通信インタフェース４１０は、広範なネットワーキングプロトコルの任意の１つをサポートすることができる。

代替の実施形態では、コンピューティングシステムは、マルチプロセッサシステム、超並列コンピューティングノードアレイを含むネットワーク化されたコンピュータ群であることができる。

したがって、Ｊ個の信号のＤＯＡを求め、且つ／又はＪ個の信号のＬ個のマルチパスのＤＯＡを求める新規の各種方法及び装置、Ｊ個の信号はそれぞれの発信源によりワイヤレス送信される。

本発明について上記実施形態に関して説明したが、本発明は説明した実施形態に限定されないことを当業者は認めよう。他の実施形態も、添付の特許請求の範囲の精神及び範囲内で変更及び代替を伴って実施することができる。したがって、この説明は限定ではなく例示とみなされるべきである。

一実施形態による、本発明の実施に適した通信環境を示す図である。一実施形態による、Ｊ個の信号源からワイヤレス送信されたＪ個の信号の到来方向を求めるための動作フローの一部を示す図である。一実施形態による、Ｊ個の信号源からワイヤレス送信されたＪ個の信号のＬ個のマルチパスの到来方向を求めるための動作フローの一部を示す図である。一実施形態による、図２及び図３の信号処理方法のうちの１つ又は複数のうちの１つ又は複数の態様の実施への使用に適したコンピュータシステムを示す図である。

Claims

システムでの動作方法であって、
複数のセンサを採用して、複数の信号発信源によりワイヤレス送信された第１の複数の信号を受信すること、
前記センサにより感知された前記受信信号の第１のサンプルをとること、
第１の複数の信号方向ベクトルを採用して、前記第１のサンプルに基づいて第１の受信信号ベクトルを構築すること、及び
前記第１の受信信号ベクトルと前記第１の複数の信号方向ベクトルの間の関係に少なくとも部分的に基づいて、前記信号の第１の複数の到来方向を求めること、
を含む、システムでの動作方法。
前記複数の信号は、搬送周波数ｆ_０でＪ個の対応する信号発信源によりワイヤレス送信されるＪ個の信号を含み、該Ｊ個の信号は速度ｃで伝搬し、到来方向θ_１…θ_Ｊから前記センサに衝突し、
前記受信することは、間隔ｄを有するＮ個のセンサを採用して前記Ｊ個の信号を受信することを含み、Ｎは１よりも大きい整数であり、
前記第１の受信信号を構築することは、

により与えられる第１の受信信号ベクトル（ｘ（ｔ））を構築することを含み、
式中、

であり、

は前記信号方向ベクトルであり、

は前記センサにおける出力の複素包絡線であり、

である、請求項１に記載のシステムでの動作方法。
前記信号の第１の複数の到来方向を求めることは、前記第１のｘ（ｔ）により張られる部分空間と交わるａ（θ_ｉ）（ｉ＝１…Ｊ）に少なくとも部分的に基づいてθ_１…θ_Ｌを求めることを含む、請求項２に記載のシステムでの動作方法。
前記信号の前記第１の複数の到来方向を求めることは、
第１の係数

及び第１の正規直交ベクトル

を計算することをさらに含む、請求項３に記載のシステムでの動作方法。
前記信号の第１の複数の到来方向を求めることは、
ａ（〜θ_ｉ）について、
第２の係数

第２の正規直交ベクトル

及び第３の係数

を計算することをさらに含み、式中、〜θ_ｉはθ_１…θ_Ｊの試行値である、請求項４に記載のシステムでの動作方法。
前記信号の第１の複数の到来方向を求めることは、
〜θ_ｉについて関数

の値を求めること、及び該値が前記関数のピーク値をもたらすか否かを判断することをさらに含む、請求項５に記載のシステムでの動作方法。
前記信号の第１の複数の到来方向を求めることは、
前記計算すること、前記値を求めること、及び該値が前記関数のピーク値をもたらすか否かを判断することをＪ個以上のａ（〜θ_ｉ）について繰り返すこと、及びＪ個のピーク値をθ_１…θ_Ｊとして設定すること、をさらに含む、請求項６に記載のシステムでの動作方法。
前記信号の第１の複数の到来方向を求めることは、前記第１の受信信号ベクトルにより張られる部分空間と交わる前記第１の複数の信号方向ベクトルに少なくとも部分的に基づいて、前記第１の複数の到来方向を求めることを含む、請求項１に記載のシステムでの動作方法。
前記センサにより感知された前記受信信号の第２のサンプルをとること、
第２の複数の信号方向ベクトルを採用して、前記第２のサンプルに基づいて第２の受信信号ベクトルを構築すること、及び
前記第２の受信信号ベクトルと前記第２の複数の信号方向ベクトルの間の関係に少なくとも部分的に基づいて、前記信号の第２の複数の到来方向を求めること、
をさらに含む、請求項１に記載のシステムでの動作方法。
前記第１の複数の到来方向及び前記第２の複数の到来方向の対応する平均に少なくとも部分的に基づいて、第３の複数の到来方向を求めることをさらに含む、請求項９に記載のシステムでの動作方法。
システムでの動作方法であって、
複数のセンサを採用して、複数の信号発信源によりワイヤレス送信された複数の信号を受信すること、
前記信号のうちの第１の信号の第１の複数のマルチパスの第１の複数の到来方向を求めること、及び
前記第１の信号の前記第１の複数のマルチパスの前記求められた第１の複数の到来方向に少なくとも部分的に基づいて、前記第１の受信信号を得ること、
を含む、システムでの動作方法。
前記信号の第２の複数の到来方向を求めることをさらに含み、
前記第１の信号の前記第１の複数のマルチパスの前記第１の複数の到来方向を求めることは、前記第１の信号の求められた到来方向を中心とした方向範囲内で、該第１の信号の前記第１の複数のマルチパスの前記第１の複数の到来方向を探索することを含む、請求項１１に記載のシステムでの動作方法。
前記信号の相関行列を求めること、及び該信号に対応する該相関行列の複数の固有ベクトルを求めること、をさらに含み、
前記第１の信号の到来方向を含め、前記信号の前記第２の複数の到来方向を求めることは、前記信号に対応する前記相関行列の前記求められた固有ベクトルに少なくとも部分的に基づいて行われる、請求項１１に記載のシステムでの動作方法。
前記相関行列を求めることは、複数の信号と前記センサにより感知された前記信号の複数の対応するスナップショットに基づいて求められたノイズベクトルの外積の複数の集合を平均化することを含む、請求項１３に記載のシステムでの動作方法。
前記複数の信号を受信することは、Ｎ個のセンサを採用してＪ個の信号発信源によりワイヤレス送信されたＪ個の信号を受信することを含み、Ｊ及びＮはそれぞれ１よりも大きな整数であり、
ｊ番目の送信信号は、

としてモデリングされ、ｓ（ｔ）はベースバンド信号であり、ψ_０は初期位相であり、
前記受信したｊ番目の信号は、

により与えられ、式中、Ｒ_ｊｌは前記ｊ番目の信号のｌ番目のマルチパスの信号強度であり、
ｆ_ｄＣｏｓθ_ｊｌは前記ｊ番目の信号の前記ｌ番目のマルチパスのドップラーシフトであり、
ｆは搬送周波数であり、
ｓ（）はベースバンド信号であり、
τ_ｊｌ＝ｒ_ｊｌ／ｃは前記ｊ番目の信号の前記ｌ番目のマルチパスの時間遅延であり、
ｒ_ｊｌは前記ｊ番目の信号の前記ｌ番目のマルチパスの範囲であり、
ｃは電磁波速度であり、
θ_ｊｌは前記ｊ番目の信号の前記ｌ番目のマルチパスの到来方向である、請求項１１に記載のシステムでの動作方法。
角度θから衝突した信号の前記Ｎ個のセンサでの応答ベクトルは、

により与えられ、
角度θ_ｊｌから衝突する前記ｊ番目の信号の前記ｌ番目のマルチパスに対応するベースバンド信号ベクトルは、

により与えられる、請求項１５に記載のシステムでの動作方法。
前記探索することは、探索ベクトル

を計算することを含み、

θ_Ｊｋｌは探索角度であり、

であり、

は前記ベクトルの２ノルムである、請求項１６に記載のシステムでの動作方法。
前記探索することは、

を計算することをさらに含む、請求項１７に記載のシステムでの動作方法。
前記探索することは、関数

がピーク値をもたらすか否かを判断すること、及びもたらす場合には、

を前記第１の信号の前記第１の複数のマルチパスの前記第１の到来方向として設定すること、をさらに含む、請求項１８に記載のシステムでの動作方法。
前記第１の受信信号を得ることは、以下

として前記第１の受信信号のＬ個のマルチパスの前記求められた到来方向に基づいてｚ（ｔ）を得ることを含む、請求項１１に記載のシステムでの動作方法。
装置であって、
記憶媒体であって、
第１の複数の信号方向ベクトルを採用して、複数の信号発信源によりワイヤレス送信され、複数のセンサを採用して受信された複数の受信信号の第１のサンプルに少なくとも部分的に基づいて第１の受信信号ベクトルを構築すること、及び
前記第１の受信信号ベクトルと前記第１の複数の信号方向ベクトルの間の関係に少なくとも部分的に基づいて、前記信号の第１の複数の到来方向を求めること
を該装置が行えるべく設計されるプログラミング命令を記憶した記憶媒体と、
該記憶媒体に結合され、前記プログラミング命令を実行する少なくとも１つのプロセッサと、
を備える装置。
前記複数の信号は、搬送周波数ｆ_０でＪ個の対応する信号発信源によりワイヤレス送信されるＪ個の信号を含み、該Ｊ個の信号は速度ｃで伝搬し、到来方向θ_１…θ_Ｊから前記センサに衝突し、
前記Ｊ個の信号は、間隔ｄを有するＮ個のセンサを採用して受信され、Ｎは１よりも大きい整数であり、
前記プログラミング命令は、

により与えられる第１の受信信号ベクトル（ｘ（ｔ））を構築することによって前記第１の受信信号を構築することを行うように設計され、
式中、

であり、

は前記信号方向ベクトルであり、

は前記センサにおける出力の複素包絡線であり、

である、請求項２１に記載の装置。
前記プログラミング命令は、前記第１のｘ（ｔ）により張られる部分空間と交わるａ（θ_ｉ）（ｉ＝１…Ｊ）に少なくとも部分的に基づいてθ_１…θ_Ｌを求めることによって、前記信号の第１の複数の到来方向を求めるように設計される、請求項２２に記載の装置。
前記プログラミング命令は、前記求めることの一環として、
第１の係数

及び第１の正規直交ベクトル

を計算するようにさらに設計される、請求項２３に記載の装置。
前記プログラミング命令は、前記求めることの一環として、ａ（〜θ_ｉ）について、
第２の係数

第２の正規直交ベクトル

及び第３の係数

を計算するように設計され、式中、〜θ_ｉはθ_１…θ_Ｊの試行値である、請求項２４に記載の装置。
前記プログラミング命令は、前記求めることの一環として、〜θ_ｉについて関数

の値を求めること、及び該値が前記関数のピーク値をもたらすか否かを判断することを行うように設計される、請求項２５に記載の装置。
前記プログラミング命令は、前記求めることの一環として、前記計算すること、前記値を求めること、及び該値が前記関数のピーク値をもたらすか否かを判断することをＪ個以上のａ（〜θ_ｉ）について繰り返すこと、及びＪ個のピーク値をθ_１…θ_Ｊとして設定することを行うように設計される、請求項２６に記載の装置。
前記プログラミング命令は、前記求めることの一環として、前記第１の受信信号ベクトルにより張られる部分空間と交わる前記第１の複数の信号方向ベクトルに少なくとも部分的に基づいて前記第１の複数の到来方向を求めることを行うように設計される、請求項２１に記載の装置。
前記プログラミング命令は、
前記センサにより感知された前記受信信号の第２のサンプルに少なくとも部分的に基づいて、第２の複数の信号方向ベクトルを採用して、前記第２のサンプルに基づいて第２の受信信号ベクトルを構築すること、及び
前記第２の受信信号ベクトルと前記第２の複数の信号方向ベクトルの間の関係に少なくとも部分的に基づいて、前記信号の第２の複数の到来方向を求めること
を行うように設計される、請求項２１に記載の装置。
前記プログラミング命令は、前記装置が前記第１の複数の到来方向及び前記第２の複数の到来方向の対応する平均に少なくとも部分的に基づいて、第３の複数の到来方向を求めべくさらに設計される、請求項２９に記載の装置。
装置であって、
複数のプログラミング命令を有する記憶媒体であって、該プログラミング命令は、
複数の信号発信源によりワイヤレス送信され、複数のセンサを採用して受信された複数の信号のうちの第１の信号の第１の複数のマルチパスの第１の複数の到来方向を求めること、及び
前記第１の信号の前記第１の複数のマルチパスの前記求められた第１の複数の到来方向に少なくとも部分的に基づいて、前記第１の受信信号を得ること
を該装置が行えるべく設計される記憶媒体と、
該記憶媒体に結合され、前記プログラミング命令を実行する少なくとも１つのプロセッサと、
を備える装置。
前記プログラミング命令は、前記装置が前記信号の第２の複数の到来方向を求められるべくさらに設計され、
前記プログラミング命令は、前記第１の信号の前記第１の複数のマルチパスの前記第１の複数の到来方向を求めることを、前記第１の信号の求められた到来方向を中心とした方向範囲内で該第１の信号の前記第１の複数のマルチパスの前記第１の複数の到来方向を探索することによって行うように設計される、請求項３１に記載の装置。
前記プログラミング命令は、前記装置が前記信号の相関行列を求め、該信号に対応する該相関行列の複数の固有ベクトルを求めらべくさらに設計され、
前記プログラミング命令は、前記信号に対応する前記相関行列の前記求められた固有ベクトルに少なくとも部分的に基づいて、前記第１の信号の到来方向を含め、前記信号の前記第２の複数の到来方向を求めることを行うように設計される、請求項３１に記載の装置。
前記プログラミング命令は、複数の信号と前記センサにより感知された前記信号の複数の対応するスナップショットに基づいて求められたノイズベクトルの外積の複数の集合を平均化することにより前記相関行列を求めることを行うように設計される、請求項３３に記載の装置。
前記複数の信号を受信することは、Ｎ個のセンサを採用して、Ｊ個の信号発信源によりワイヤレス送信されたＪ個の信号を受信することを含み、Ｊ及びＮはそれぞれ１よりも大きな整数であり、
ｊ番目の送信信号は、

としてモデリングされ、ｓ（ｔ）はベースバンド信号であり、ψ_０は初期位相であり、
前記受信したｊ番目の信号は、

により与えられ、式中、Ｒ_ｊｌは前記ｊ番目の信号のｌ番目のマルチパスの信号強度であり、
ｆ_ｄＣｏｓθ_ｊｌは前記ｊ番目の信号の前記ｌ番目のマルチパスのドップラーシフトであり、
ｆは搬送周波数であり、
ｓ（）はベースバンド信号であり、
τ_ｊｌ＝ｒ_ｊｌ／ｃは前記ｊ番目の信号の前記ｌ番目のマルチパスの時間遅延であり、
ｒ_ｊｌは前記ｊ番目の信号の前記ｌ番目のマルチパスの範囲であり、
ｃは電磁波速度であり、
θ_ｊｌは前記ｊ番目の信号の前記ｌ番目のマルチパスの到来方向である、請求項３１に記載の装置。
角度θから衝突した信号の前記Ｎ個のセンサでの応答ベクトルは、

により与えられ、
角度θ_ｊｌから衝突する前記ｊ番目の信号の前記ｌ番目のマルチパスに対応するベースバンド信号ベクトルは、

により与えられる、請求項３５に記載の装置。
前記プログラミング命令は、前記探索することの一環として、探索ベクトル

を計算することを行うように設計され、

θ_ｊｋｉは探索角度であり、

であり、

は前記ベクトルの２ノルムである、請求項３６に記載の装置。
前記プログラミング命令は、前記探索することの一環として、

を計算するべく設計される、請求項３７に記載の装置。
前記プログラミング命令は、前記探索することの一環として、関数

がピーク値をもたらすか否かを判断すること、及びもたらす場合には、

を前記第１の信号の前記第１の複数のマルチパスの前記第１の到来方向として設定することを行うように設計される、請求項３８に記載の装置。
前記プログラミング命令は、以下

として前記第１の受信信号のＬ個のマルチパスの前記求められた到来方向に基づいてｚ（ｔ）を得ることにより前記第１の受信信号を得ることを行うように設計される、請求項３１に記載の装置。
複数の信号発信源によりワイヤレス送信された複数の信号を受信する複数のアンテナと、
該アンテナに結合され、前記受信信号をダウンコンバートするＲＦユニットと、
該ＲＦユニットに結合される到来方向推定ユニットであって、
前記受信信号の第１のサンプルに少なくとも部分的に基づいて、第１の複数の信号方向ベクトルを採用して第１の受信信号ベクトルを構築すること、及び
前記第１の受信信号ベクトルと前記第１の複数の信号方向ベクトルの間の関係に少なくとも部分的に基づいて、前記信号の第１の複数の到来方向を求めること
を行う到来方向推定ユニットと、
を備えるシステム。
前記到来方向推定ユニットは、前記求めることの一環として、前記第１の受信信号ベクトルにより張られる部分空間と交わる前記第１の複数の信号方向ベクトルに少なくとも部分的に基づいて、前記第１の複数の到来方向を求めることを行う、請求項４１に記載のシステム。
前記到来方向推定ユニットは、
前記受信信号の第２のサンプルに少なくとも部分的に基づいて、第２の複数の信号方向ベクトルを採用して第２の受信信号ベクトルを構築すること、及び
前記第２の受信信号ベクトルと前記第２の複数の信号方向ベクトルの間の関係に少なくとも部分的に基づいて、前記信号の第２の複数の到来方向を求めること
をさらに行う、請求項４１に記載のシステム。
前記到来方向推定ユニットは、前記第１の複数の到来方向及び前記第２の複数の到来方向の対応する平均に少なくとも部分的に基づいて第３の複数の到来方向を求めること
をさらに行う、請求項４３に記載のシステム。
複数の信号発信源によりワイヤレス送信された複数の信号を受信する複数のアンテナと、
該アンテナに結合され、前記受信信号をダウンコンバートするＲＦユニットと、
該ＲＦユニットに結合される到来方向推定ユニットであって、
複数の信号発信源によりワイヤレス送信された複数の受信信号のうちの第１の信号の第１の複数のマルチパスの第１の複数の到来方向を求めること、及び
前記第１の信号の前記第１の複数のマルチパスの前記求められた第１の複数の到来方向に少なくとも部分的に基づいて前記第１の受信信号を得ること
を行う到来方向推定ユニットと、
を備えるシステム。
前記到来方向推定ユニットは、
前記信号の第２の複数の到来方向を求めること、及び
前記第１の信号の求められた到来方向を中心とした方向範囲内で該第１の信号の前記第１の複数のマルチパスの前記第１の複数の到来方向を探索することにより、前記第１の信号の前記第１の複数のマルチパスの前記第１の複数の到来方向を求めること
をさらに含む、請求項４５に記載のシステム。
前記到来方向推定ユニットは、
前記信号の相関行列を求め、該信号に対応する該相関行列の複数の固有ベクトルを求めること、及び
前記信号に対応する前記相関行列の前記求められた固有ベクトルに少なくとも部分的に基づいて、前記第１の信号の到来方向を含め、前記信号の前記第２の複数の到来方向を求めること
をさらに行う、請求項４５に記載のシステム。
前記到来方向推定ユニットは、複数の信号と前記受信信号の複数の対応するスナップショットに基づいて求められたノイズベクトルの外積の複数の集合を平均化することにより前記相関行列を求める、請求項４７に記載のシステム。
複数のプログラミング命令を記憶した機械可読媒体を備える製品であって、該プログラミング命令は、
複数の発信源によりワイヤレス送信された複数の受信信号の第１のサンプルに少なくとも部分的に基づいて、第１の複数の信号方向ベクトルを採用して第１の受信信号ベクトルを構築すること、及び
前記第１の受信信号ベクトルと前記第１の複数の信号方向ベクトルの間の関係に少なくとも部分的に基づいて、前記信号の第１の複数の到来方向を求めること
を装置が行えるべく設計される、製品。
前記プログラミング命令は、前記求めることの一環として、前記第１の受信信号ベクトルにより張られる部分空間と交わる前記第１の複数の信号方向ベクトルに少なくとも部分的に基づいて前記第１の複数の到来方向を求めることを行うように設計される、請求項４９に記載の製品。
複数のプログラミング命令を記憶した機械可読媒体を備える製品であって、該プログラミング命令は、
複数の信号発信源によりワイヤレス送信された複数の受信信号のうちの第１の信号の第１の複数のマルチパスの第１の複数の到来方向を求めること、及び
前記第１の信号の前記第１の複数のマルチパスの前記求められた第１の複数の到来方向に少なくとも部分的に基づいて前記第１の受信信号を得ること
を装置が行えるべく設計される、製品。
前記プログラミング命令は、
前記信号の第２の複数の到来方向を求めること、及び
前記第１の信号の求められた到来方向を中心とした方向範囲内で該第１の信号の前記第１の複数のマルチパスの前記第１の複数の到来方向を探索することにより、前記第１の信号の前記第１の複数のマルチパスの前記第１の複数の到来方向を求めること
を前記装置が行えるべくさらに設計される、請求項５１に記載の製品。