JP2023538824A - 複数のアンテナのためのビームフォーミング回路 - Google Patents

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Abstract

マルチアンテナワイヤレス通信のための装置および方法が提供される。一態様において、アレイアンテナによる1つ以上のビームを介した1つ以上のストリームの通信のために第1層二次元(2D)バトラーマトリックスの1つ以上の入力ポートが選択される。第1層-第2層スイッチの制御入力ピンに制御信号が印加されて、第1層-第2層スイッチが、制御信号に基づいて、第1層2Dバトラーマトリックスの第1層出力ポートを第2層2Dバトラーマトリックスの第2層入力ポートの少なくともサブセットに選択的に接続するように構成可能である。次いで、アレイアンテナによって1つ以上のビームを介して1つ以上のストリームが送信または受信され、アレイアンテナが、複数のアンテナ素子を含み、複数のアンテナ素子の各々が、第2層2Dバトラーマトリックスの1つの出力ポートと関連付けられる。

Description

関連出願の相互参照
本特許出願は、本出願の譲受人に譲渡され、その全体が参照により組み込まれる、2020年8月14日に出願された「複数のアンテナのためのビームフォーミング回路(BEAMFORMING CIRCUIT FOR MULTIPLE ANTENNAS)」と題する米国特許出願第16/993,903号の利益を主張する。
本開示は全般に通信システムに関し、より詳細には、ビームフォーミングに関する技法に関する。
ワイヤレス通信システムは、電話、ビデオ、データ、メッセージング、およびブロードキャストなど、様々な電気通信サービスを提供するために広く展開されている。典型的なワイヤレス通信システムは、利用可能なシステムリソースを共有することによって複数のユーザとの通信をサポートすることが可能な多元接続技術を利用することがある。そのような多元接続技術の例には、符号分割多元接続(CDMA)システム、時分割多元接続(TDMA)システム、周波数分割多元接続(FDMA)システム、直交周波数分割多元接続(OFDMA)システム、シングルキャリア周波数分割多元接続(SC-FDMA)システム、および時分割同期符号分割多元接続(TD-SCDMA)システムがある。
これらの多元接続技術は、異なるワイヤレスデバイスが都市、国家、地域、さらには地球規模で通信することを可能にする共通プロトコルを提供するために様々な電気通信規格において採用されている。例示的な電気通信規格は5Gニューラジオ(NR:New Radio)である。5G NRは、レイテンシ、信頼性、セキュリティ、(たとえば、モノのインターネット(IoT)を伴う)スケーラビリティに関連する新たな要件、および他の要件を満たすように、第3世代パートナーシッププロジェクト(3GPP(登録商標))によって公表された継続的なモバイルブロードバンド進化の一部である。5G NRは、拡張モバイルブロードバンド(eMBB)、大規模機械タイプ通信(mMTC)、および超高信頼低遅延通信(URLLC)に関連付けられたサービスを含む。5G NRのいくつかの態様は、4Gロングタームエボリューション(LTE)規格に基づいてよい。5G NR技術においてさらなる改善の必要がある。これらの改善はまた、他の多元接続技術、およびこれらの技術を利用する電気通信規格にも適用可能であり得る。
以下は、1つ以上の態様の基本的理解をもたらすために、そのような態様の簡略化された概要を提示する。本概要は、すべての企図される態様の広範な概説ではなく、すべての態様の主要または重要な要素を識別するものでもなく、いずれかまたはすべての態様の範囲を定めるものでもない。その唯一の目的は、後で提示されるより詳細な説明の前置きとして、1つ以上の態様のいくつかの概念を簡略化された形で提示することである。
本開示の態様では、方法、コンピュータ可読記録媒体、および装置が提供される。
一態様において、マルチアンテナワイヤレス通信のための装置は、第1層入力ポートおよび第1層出力ポートを有する第1層2次元(2D)バトラーマトリックスを含む。装置は、第2層入力ポートおよび第2層出力ポートを有する第2層2Dバトラーマトリックスをさらに含む。装置は、第1層-第2層スイッチをさらに含み、第1層-第2層スイッチは、第1層-第2層スイッチの制御入力ピンに印加される制御信号に基づいて、第1層2Dバトラーマトリックスの第1層出力ポートを第2層2Dバトラーマトリックスの第2層入力ポートの少なくともサブセットに選択的に接続するように構成可能である。
別の態様において、マルチアンテナワイヤレス通信の方法は、アレイアンテナによる1つ以上のビームを介した1つ以上のストリームの通信のために第1層2Dバトラーマトリックスの1つ以上の入力ポートを選択することを含む。方法は、第1層-第2層スイッチの制御入力ピンに制御信号を印加することをさらに含み、第1層-第2層スイッチは、制御信号に基づいて、第1層2Dバトラーマトリックスの第1層出力ポートを第2層2Dバトラーマトリックスの第2層入力ポートの少なくともサブセットに選択的に接続するように構成可能である。方法は、アレイアンテナによって1つ以上のビームを介して1つ以上のストリームを送信または受信することをさらに含み、アレイアンテナは、複数のアンテナ素子を含み、複数のアンテナ素子の各々は、第2層2Dバトラーマトリックスの1つの出力ポートと関連付けられる。
一態様では、ワイヤレス通信のための装置は、トランシーバと、命令を記憶するように構成されたメモリと、トランシーバおよびメモリと通信可能に結合された1つ以上のプロセッサとを含む。1つ以上のプロセッサは、アレイアンテナによる1つ以上のビームを介した1つ以上のストリームの通信のために第1層2Dバトラーマトリックスの1つ以上の入力ポートを選択することと、第1層-第2層スイッチの制御入力ピンに制御信号を印加することであって、第1層-第2層スイッチは、制御信号に基づいて、第1層2Dバトラーマトリックスの第1層出力ポートを第2層2Dバトラーマトリックスの第2層入力ポートの少なくともサブセットに選択的に接続するように構成可能である、制御信号を印加することと、アレイアンテナによって1つ以上のビームを介して1つ以上のストリームを送信または受信することであって、アレイアンテナは、複数のアンテナ素子を含み、複数のアンテナ素子の各々は、第2層2Dバトラーマトリックスの1つの出力ポートと関連付けられる、送信または受信することとを含む、マルチアンテナワイヤレス通信を実施するための命令を実行するように構成されている。
さらなる態様において、マルチアンテナワイヤレス通信のための装置は、アレイアンテナによる1つ以上のビームを介した1つ以上のストリームの通信のために第1層2Dバトラーマトリックスの1つ以上の入力ポートを選択するための手段を含む。装置は、第1層-第2層スイッチの制御入力ピンに制御信号を印加するための手段をさらに含み、第1層-第2層スイッチは、制御信号に基づいて、第1層2Dバトラーマトリックスの第1層出力ポートを第2層2Dバトラーマトリックスの第2層入力ポートの少なくともサブセットに選択的に接続するように構成可能である。装置は、アレイアンテナによって1つ以上のビームを介して1つ以上のストリームを送信または受信するための手段をさらに含み、アレイアンテナは、複数のアンテナ素子を含み、複数のアンテナ素子の各々は、第2層2Dバトラーマトリックスの1つの出力ポートと関連付けられる。
別の態様において、非一時的コンピュータ可読記録媒体は、アレイアンテナによる1つ以上のビームを介した1つ以上のストリームの通信のために第1層2Dバトラーマトリックスの1つ以上の入力ポートを選択することと、第1層-第2層スイッチの制御入力ピンに制御信号を印加することであって、第1層-第2層スイッチは、制御信号に基づいて、第1層2Dバトラーマトリックスの第1層出力ポートを第2層2Dバトラーマトリックスの第2層入力ポートの少なくともサブセットに選択的に接続するように構成可能である、制御信号を印加することと、アレイアンテナによって1つ以上のビームを介して1つ以上のストリームを送信または受信することであって、アレイアンテナは、複数のアンテナ素子を含み、複数のアンテナ素子の各々は、第2層2Dバトラーマトリックスの1つの出力ポートと関連付けられる、送信または受信することとを含む、マルチアンテナワイヤレス通信を実施するために1つ以上のプロセッサによって実行可能であるコードを含む。
上記の目的および関係する目的の達成のために、1つ以上の態様は、以下で十分に説明されるとともに特に特許請求の範囲の中で指摘される特徴を備える。以下の説明および添付の図面は、1つ以上の態様のいくつかの例示的な特徴を詳細に記載する。しかしながら、これらの特徴は、様々な態様の原理が採用されてもよい様々な方法のうちのほんのいくつかを示すものであり、この説明は、すべてのそのような態様およびそれらの均等物を含むものとすることが意図される。
本開示の様々な態様による、ビームフォーミングのための構成要素を含むワイヤレス通信システムおよびアクセスネットワークの例を示す図である。 本開示の様々な態様による、第1のフレームの例を示す図である。 本開示の様々な態様による、サブフレーム内のDLチャネルの例を示す図である。 本開示の様々な態様による、第2のフレームの例を示す図である。 本開示の様々な態様による、サブフレーム内のULチャネルの例を示す図である。 本開示の様々な態様による、第1の例示的なビームフォーミング回路を示す概略図である。 本開示の様々な態様による、第2の例示的なビームフォーミング回路を示す概略図である。 本開示の様々な態様による、図4の第2の例示的なビームフォーミング回路内の入力ポートのアクティブ化に応答してアレイアンテナによって生成される例示的なビームパターンを示す図である。 本開示の様々な態様による、第3の例示的なビームフォーミング回路を示す概略図である。 本開示の様々な態様による、第4の例示的なビームフォーミング回路を示す概略図である。 本開示の様々な態様による、第5の例示的なビームフォーミング回路を示す概略図である。 本開示の様々な態様による、マルチアンテナワイヤレス通信のための例示的な方法を示すフローチャートである。 本開示の様々な態様による、例示的なUEの例示的な構成要素を示すブロック図である。 本開示の様々な態様による、アクセスネットワーク内の基地局およびUEの例示的な構成要素を示す図である。 本開示の様々な態様による、例示的な基地局の例示的な構成要素を示すブロック図である。
添付の図面とともに以下に記載する詳細な説明は、様々な構成の説明として意図され、本明細書で説明する概念が実践され得る唯一の構成を表すものではない。詳細な説明は、様々な概念の完全な理解を与える目的で、具体的な詳細を含む。しかしながら、これらの概念がこれらの具体的な詳細なしに実践され得ることは、当業者には明らかとなろう。いくつかの事例では、よく知られている構造および構成要素は、そのような概念を不明瞭にすることを避けるためにブロック図の形で示される。以下の説明では、5G NRに焦点を当てる場合があるが、本明細書で説明する概念は、LTE、LTE-A、CDMA、GSM、および他のワイヤレス技術など、他の同様の分野に適用可能であり得る。
本態様は、アレイアンテナにわたるビームステアリングのために構成されている3次元(3D)バトラーマトリックスに関する。3Dバトラーマトリックスは、第1層2次元(2D)バトラーマトリックスと、第2層2Dバトラーマトリックスと、第1層2Dバトラーマトリックスを第2層2Dバトラーマトリックスに選択的に接続する第1層-第2層スイッチとを含む。より具体的には、第1層-第2層スイッチは、第1層-第2層スイッチの制御入力ピンに印加される制御信号を介して、第1層2Dバトラーマトリックスの出力ポートを第2層2Dバトラーマトリックスの入力ポートの少なくともサブセットに選択的に接続するように制御可能であり、第2層2Dバトラーマトリックスの各出力ポートは、2Dアレイアンテナ内の1つのアンテナ素子と関連付けられる。いくつかの態様において、第1層2Dバトラーマトリックスの各入力ポートは、所望のビーム方位角または仰角と関連付けられ、第1層-第2層スイッチの制御入力ピンに印加される各制御信号値も、所望のビーム方位角または仰角と関連付けられる。いくつかの態様において、たとえば、第1層2Dバトラーマトリックスおよび第2層2Dバトラーマトリックスの各々は、1つ以上の回路および/または無線周波数(RF)構成要素を含むことができる。3Dバトラーマトリックスのさらなる詳細は、様々な態様を参照して下記に説明される。
以下に、電気通信システムのいくつかの態様を、様々な装置および方法を参照しながら提示する。これらの装置および方法は、以下の詳細な説明において説明され、(「要素」と総称される)様々なブロック、構成要素、回路、プロセス、アルゴリズムなどによって添付図面において示される。これらの要素は、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、またはそれらの任意の組合せを使用して実装され得る。そのような要素がハードウェアとして実装されるか、またはソフトウェアとして実装されるかは、特定の適用例および全体的なシステムに課された設計制約に依存する。
例として、要素または要素の任意の部分または要素の任意の組合せは、1つ以上のプロセッサを含む「処理システム」として実装されてもよい。プロセッサの例は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、グラフィックス処理装置(GPU)、中央処理装置(CPU)、アプリケーションプロセッサ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、縮小命令セットコンピューティング(RISC)プロセッサ、システムオンチップ(SoC)、ベースバンドプロセッサ、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、プログラマブル論理デバイス(PLD)、ステートマシン、ゲート論理、個別ハードウェア回路、および本開示全体にわたって説明する様々な機能を実行するように構成された他の好適なハードウェアを含む。処理システムの中の1つ以上のプロセッサは、ソフトウェアを実行し得る。ソフトウェアは、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード、ハードウェア記述言語、またはそれ以外で呼ばれるかどうかにかかわらず、命令、命令セット、コード、コードセグメント、プログラムコード、プログラム、サブプログラム、ソフトウェアコンポーネント、アプリケーション、ソフトウェアアプリケーション、ソフトウェアパッケージ、ルーチン、サブルーチン、オブジェクト、実行ファイル、実行スレッド、プロシージャ、関数などを意味するように広く解釈されてもよい。
したがって、1つ以上の例示的な態様では、説明する機能は、ハードウェア、ソフトウェア、またはそれらの任意の組合せで実装され得る。ソフトウェアで実装される場合、機能は、コンピュータ可読媒体上に記憶されるか、またはコンピュータ可読媒体上に1つ以上の命令もしくはコードとして符号化され得る。コンピュータ可読媒体はコンピュータ記憶媒体を含む。記憶媒体は、コンピュータによってアクセスできる任意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、そのようなコンピュータ可読媒体は、ランダムアクセスメモリ(RAM)、読取り専用メモリ(ROM)、電気的消去可能プログラマブルROM(EEPROM)、光ディスクストレージ、磁気ディスクストレージ、他の磁気記憶デバイス、上述のタイプのコンピュータ可読媒体の組合せ、またはコンピュータによってアクセスできる命令もしくはデータ構造の形態のコンピュータ実行可能コードを記憶するために使用できる任意の他の媒体を備えることができる。
図1は、マルチアンテナワイヤレス通信におけるビームフォーミングのために構成されているUE104および/または基地局102を含むワイヤレス通信システムおよびアクセスネットワーク100の一例を示す図である。より具体的には、UE104または基地局102は、2Dアレイアンテナ144にわたるビームステアリングを実施するように構成されている3Dバトラーマトリックス145を制御するモデム140を含むことができる。3Dバトラーマトリックス145は、第1層2Dバトラーマトリックス141と、第1層-第2層スイッチ142と、第2層2Dバトラーマトリックス143とを含む。モデム140は、第1層-第2層スイッチ142を(第1層-第2層スイッチ142の制御入力ピンに印加される制御信号を介して)第1層2Dバトラーマトリックス141の出力ポートを第2層2Dバトラーマトリックス143の入力ポートの少なくともサブセットに選択的に接続するように制御し、第2層2Dバトラーマトリックス143の各出力ポートは、2Dアレイアンテナ144内の1つのアンテナ素子と関連付けられる。本態様のさらなる詳細が以下で説明される。
ワイヤレス通信システム(ワイヤレスワイドエリアネットワーク(WWAN)とも呼ばれる)は、基地局102、UE104、発展型パケットコア(EPC)160、および別のコアネットワーク190(たとえば、5Gコア(5GC))を含む。基地局102は、マクロセル(大電力セルラー基地局)および/またはスモールセル(小電力セルラー基地局)を含み得る。マクロセルは基地局を含む。スモールセルは、フェムトセル、ピコセル、およびマイクロセルを含む。
4G LTE(発展型ユニバーサルモバイル電気通信システム(UMTS)地上波無線アクセスネットワーク(E-UTRAN)と総称される)のために構成された基地局102は、バックホールリンク132(たとえば、S1インターフェース)を通じてEPC160とインターフェースしてもよい。5G NR(次世代RAN(NG-RAN)と総称される)のために構成された基地局102は、バックホールリンク184を通じてコアネットワーク190とインターフェースしてもよい。他の機能に加えて、基地局102は、以下の機能、すなわち、ユーザデータの転送、無線チャネルの暗号化および解読、完全性保護、ヘッダ圧縮、モビリティ制御機能(たとえば、ハンドオーバ、デュアル接続性)、セル間干渉協調、接続のセットアップおよび解放、負荷分散、非アクセス層(NAS)メッセージのための配信、NASノード選択、同期、無線アクセスネットワーク(RAN)共有、マルチメディアブロードキャストマルチキャストサービス(MBMS)、加入者および機器の追跡、RAN情報管理(RIM)、ページング、測位、ならびに警告メッセージの配送のうちの、1つ以上を実行してもよい。基地局102は、バックホールリンク134(たとえば、X2インターフェース)を介して互いに直接または間接的に(たとえば、EPC160またはコアネットワーク190を通じて)通信してもよい。バックホールリンク132、134、および184は、有線またはワイヤレスであってよい。
基地局102は、UE104とワイヤレス通信し得る。基地局102の各々は、それぞれの地理的カバレージエリア110に通信カバレージを提供することができる。重複する地理的カバレージエリア110が存在する場合がある。たとえば、スモールセル102'は、1つ以上のマクロ基地局102のカバレージエリア110と重複するカバレージエリア110'を有する場合がある。スモールセルとマクロセルの両方を含むネットワークは、異種ネットワークとして知られていることがある。異種ネットワークはまた、閉じた加入者グループ(CSG:Closed Subscriber Group)として知られている制限付きグループにサービスを提供し得るホーム発展型ノードB(eNB)(HeNB:Home evolved Node B)を含んでよい。基地局102とUE104との間の通信リンク120は、UE104から基地局102へのアップリンク(UL)(逆方向リンクとも呼ばれる)送信、および/または基地局102からUE104へのダウンリンク(DL)(順方向リンクとも呼ばれる)送信を含んでよい。通信リンク120は、空間多重化、ビームフォーミング、および/または送信ダイバーシティを含む、多入力多出力(MIMO)アンテナ技術を使用することがある。通信リンクは、1つ以上のキャリアを通じてもよい。基地局102/UE104は、各方向における送信のために使用される合計Yx MHz(x本のコンポーネントキャリア)までのキャリアアグリゲーションにおいて割り振られた、キャリア当たりY MHz(たとえば、5、10、15、20、100、400MHzなど)までの帯域幅のスペクトルを使用し得る。キャリアは、互いに隣接してもしなくてもよい。キャリアの割振りは、DLおよびULに関して非対称であってよい(たとえば、UL用よりも多数または少数のキャリアがDL用に割り振られてよい)。コンポーネントキャリアは、1次コンポーネントキャリアおよび1つ以上の2次コンポーネントキャリアを含んでよい。1次コンポーネントキャリアは1次セル(PCell:Primary Cell)と呼ばれることがあり、2次コンポーネントキャリアは2次セル(SCell:Secondary Cell)と呼ばれることがある。
いくつかのUE104は、たとえば、同期信号を含め、デバイス間(D2D)通信リンク158を使用して互いに通信してもよい。D2D通信リンク158は、DL/UL WWANスペクトルを使用してよい。D2D通信リンク158は、物理サイドリンクブロードキャストチャネル(PSBCH)、物理サイドリンク発見チャネル(PSDCH)、物理サイドリンク共有チャネル(PSSCH)、および物理サイドリンク制御チャネル(PSCCH)など、1つ以上のサイドリンクチャネルを使用してもよい。D2D通信は、たとえば、FlashLinQ、WiMedia、Bluetooth、ZigBee、IEEE 802.11規格に基づくWi-Fi、LTE、またはNRなどの、様々なワイヤレスD2D通信システムを通じたものであってもよい。
ワイヤレス通信システムは、通信リンク154を介して、たとえば、5GHz無認可周波数スペクトルなどにおいて、Wi-Fi局(STA)152と通信しているWi-Fiアクセスポイント(AP)150をさらに含んでよい。無認可周波数スペクトルの中で通信するとき、STA152/AP150は、チャネルが利用可能であるかどうかを判断するために、通信する前にクリアチャネルアセスメント(CCA)を実施し得る。
スモールセル102'は、認可および/または無認可周波数スペクトルにおいて動作してもよい。無認可周波数スペクトルの中で動作するとき、スモールセル102'は、NRを利用してよく、Wi-Fi AP150によって使用され得るのと同じ(たとえば、5GHzなどの)無認可周波数スペクトルを使用し得る。無認可周波数スペクトルにおいてNRを利用するスモールセル102'は、アクセスネットワークへのカバレージを増強し、および/またはアクセスネットワークの容量を増大させる場合がある。
電磁スペクトルはしばしば、周波数/波長に基づいて、様々なクラス、帯域、チャネルなどへと細分割される。5G NRでは、2つの初期の動作帯域が、周波数範囲の呼称FR1(410MHz～7.125GHz)およびFR2(24.25GHz～52.6GHz)として特定されている。FR1とFR2との間の周波数は、しばしば、中間帯域周波数と呼ばれる。FR1の一部分は6GHzよりも高いが、FR1は、しばしば、様々な文書および論文において(互換的に)「サブ6GHz」帯域と呼ばれる。同様の命名法上の問題がFR2に関して生じることがあるが、これは、国際電気通信連合(ITU)によって「ミリ波」帯域として識別される極高周波(EHF)帯域(30GHz～300GHz)とは異なるにもかかわらず、文書および論文において、しばしば、「ミリ波」帯域と(互換的に)呼ばれる。
上記の態様を念頭に置いて、別段に明記されていない限り、「サブ6GHz」などの用語が、本明細書で使用される場合、6GHzに満たないことがあり得るか、FR1内であり得るか、または中間帯域周波数を含み得る周波数を、広く表す場合があることを理解されたい。さらに、別段に明記されていない限り、「ミリ波」などの用語が、本明細書で使用される場合、中間帯域周波数を含み得るか、FR2内にあり得るか、またはEHF帯域内にあり得る周波数を、広く表す場合があることを理解されたい。
基地局102は、スモールセル102'であろうとラージセル(たとえば、マクロ基地局)であろうと、eNB、gノードB(gNB)、または別のタイプの基地局を含んでよい。gNB180などのいくつかの基地局は、UE104と通信して、従来のサブ-6GHzスペクトルで、ミリ波周波数、および/または準ミリ波周波数で動作し得る。gNB180がミリ波周波数または準ミリ波周波数の中で動作するとき、gNB180はミリ波基地局と呼ばれることがある。ミリ波基地局180は、経路損失および短い距離を補償するために、UE104と一緒にビームフォーミング182を使用し得る。
基地局180は、1つ以上の送信方向182'においてUE104にビームフォーミングされた信号を送信し得る。UE104は、1つ以上の受信方向182''において基地局180からビームフォーミングされた信号を受信してもよい。UE104はまた、1つ以上の送信方向において基地局180にビームフォーミングされた信号を送信してもよい。基地局180は、1つ以上の受信方向においてUE104からビームフォーミングされた信号を受信してもよい。基地局180/UE104は、基地局180/UE104の各々に対する最良の受信方向および送信方向を決定するためにビーム訓練を実行してもよい。基地局180に対する送信方向および受信方向は、同じであっても同じでなくてもよい。UE104に対する送信方向および受信方向は、同じであっても同じでなくてもよい。
EPC160は、モビリティ管理エンティティ(MME)162、他のMME164、サービングゲートウェイ166、マルチメディアブロードキャストマルチキャストサービス(MBMS)ゲートウェイ168、ブロードキャストマルチキャストサービスセンター(BM-SC)170、およびパケットデータネットワーク(PDN)ゲートウェイ172を含み得る。MME162は、ホーム加入者サーバ(HSS:Home Subscriber Server)174と通信していてよい。MME162は、UE104とEPC160との間のシグナリングを処理する制御ノードである。一般に、MME162はベアラおよび接続の管理を行う。すべてのユーザインターネットプロトコル(IP)パケットは、サービングゲートウェイ166を通じて転送され、サービングゲートウェイ166自体は、PDNゲートウェイ172に接続される。PDNゲートウェイ172は、UEIPアドレス割振りならびに他の機能を提供する。PDNゲートウェイ172およびBM-SC170は、IPサービス176に接続される。IPサービス176は、インターネット、イントラネット、IPマルチメディアサブシステム(IMS)、PSストリーミングサービス、および/または他のIPサービスを含み得る。BM-SC 170は、MBMSユーザサービスプロビジョニングおよび配信のための機能を提供することができる。BM-SC170は、コンテンツプロバイダMBMS送信のためのエントリポイントとして働くことがあり、公衆陸上移動網(PLMN)内のMBMSベアラサービスを認可および開始するために使用されることがあり、MBMS送信をスケジューリングするために使用されることがある。MBMSゲートウェイ168は、特定のサービスをブロードキャストするマルチキャストブロードキャスト単一周波数ネットワーク(MBSFN:Multicast Broadcast Single Frequency Network)エリアに属する基地局102にMBMSトラフィックを配信するために使用されてもよく、セッション管理(開始/停止)およびeMBMS関連の課金情報を収集することを担当してもよい。
コアネットワーク190は、アクセスおよびモビリティ管理機能(AMF)192、他のAMF193、セッション管理機能(SMF)194、ならびにユーザプレーン機能(UPF)195を含み得る。AMF192は、統合データ管理(UDM)196と通信している場合がある。AMF192は、UE104とコアネットワーク190との間のシグナリングを処理する制御ノードである。一般に、AMF192は、QoSフローおよびセッション管理を提供する。すべてのユーザインターネットプロトコル(IP)パケットは、UPF195を通じて転送される。UPF195は、UEのIPアドレス割振りならびに他の機能を提供する。UPF195は、IPサービス197に接続される。IPサービス197は、インターネット、イントラネット、IPマルチメディアサブシステム(IMS)、PSストリーミングサービス、および/または他のIPサービスを含み得る。
基地局102は、gNB、ノードB、発展型ノードB(eNB)、アクセスポイント、トランシーバ基地局、無線基地局、無線トランシーバ、トランシーバ機能、基本サービスセット(BSS)、拡張サービスセット(ESS)、送受信ポイント(TRP:transmit reception point)、または他の何らかの好適な用語で呼ばれることもある。基地局102は、EPC160またはコアネットワーク190へのアクセスポイントをUE104に提供する。UE104の例には、携帯電話、スマートフォン、セッション開始プロトコル(SIP)電話、ラップトップ、携帯情報端末(PDA)、衛星無線、全地球測位システム、マルチメディアデバイス、ビデオデバイス、デジタルオーディオプレーヤ(たとえば、MP3プレーヤ)、カメラ、ゲーム機、タブレット、スマートデバイス、ウェアラブルデバイス、車両、電気メータ、ガスポンプ、大型または小型の調理家電、健康管理デバイス、インプラント、センサ/アクチュエータ、ディスプレイ、または任意の他の同様の機能デバイスがある。UE104のいくつかは、IoTデバイス(たとえば、パーキングメータ、ガスポンプ、トースター、車両、心臓モニタなど)と呼ばれることがある。UE104は、局、移動局、加入者局、モバイルユニット、加入者ユニット、ワイヤレスユニット、リモートユニット、モバイルデバイス、ワイヤレスデバイス、ワイヤレス通信デバイス、リモートデバイス、移動加入者局、アクセス端末、モバイル端末、ワイヤレス端末、リモート端末、ハンドセット、ユーザエージェント、モバイルクライアント、クライアント、または他の何らかの好適な用語で呼ばれることもある。
図2A～図2Dを参照すると、1つ以上の例示的なフレーム構造、チャネル、およびリソースが、図1の基地局102とUE104との間の通信に使用され得る。図2Aは、5G/NRフレーム構造内の第1のサブフレームの一例を示す図200である。図2Bは、5G/NRサブフレーム内のDLチャネルの一例を示す図230である。図2Cは、5G/NRフレーム構造内の第2のサブフレームの一例を示す図250である。図2Dは、5G/NRサブフレーム内のULチャネルの一例を示す図280である。5G/NRフレーム構造は、サブキャリアの特定のセット(キャリアシステム帯域幅)に対してサブキャリアのセット内のサブフレームがDLもしくはULのいずれかにとって専用であるFDDであってよく、またはサブキャリアの特定のセット(キャリアシステム帯域幅)に対してサブキャリアのセット内のサブフレームがDLとULの両方にとって専用であるTDDであってもよい。図2A、図2Cによって提供される例では、5G/NRフレーム構造はTDDであると想定され、サブフレーム4は(大部分がDLを有する)スロットフォーマット28を用いて構成され、ここで、DはDLであり、UはULであり、Xは、DL/ULの間での使用にとってフレキシブルであり、サブフレーム3は(大部分がULを有する)スロットフォーマット34を用いて構成される。サブフレーム3、4は、それぞれ、スロットフォーマット34、28を用いて示されるが、任意の特定のサブフレームが、様々な利用可能なスロットフォーマット0～61のうちのいずれかを用いて構成されてよい。スロットフォーマット0、1は、それぞれ、すべてがDL、ULである。他のスロットフォーマット2～61は、DL、UL、およびフレキシブルなシンボルの混合を含む。UEは、受信されるスロットフォーマットインジケータ(SFI)を通じて、スロットフォーマットを用いて(DL制御情報(DCI)を通じて動的に、または無線リソース制御(RRC)シグナリングを通じて半静的に/静的に)構成される。以下の説明はTDDである5G/NRフレーム構造にも当てはまることに留意されたい。
他のワイヤレス通信技術は、異なるフレーム構造および/または異なるチャネルを有してよい。フレーム(10ms)は、サイズが等しい10個のサブフレーム(1ms)に分割され得る。各サブフレームは、1つ以上のタイムスロットを含んでよい。サブフレームはまた、7個、4個、または2個のシンボルを含み得る、ミニスロットを含んでよい。各スロットは、スロット構成に応じて7個または14個のシンボルを含んでよい。スロット構成0の場合、各スロットは14個のシンボルを含んでよく、スロット構成1の場合、各スロットは7個のシンボルを含んでよい。DL上のシンボルは、サイクリックプレフィックス(CP)OFDM(CP-OFDM)シンボルであってよい。UL上のシンボルは、CP-OFDMシンボル(高スループットシナリオ用)または離散フーリエ変換(DFT)拡散OFDM(DFT-s-OFDM)シンボル(シングルキャリア周波数分割多元接続(SC-FDMA)シンボルとも呼ばれる)(電力制限シナリオ用であって、単一のストリーム送信に限定される)であってよい。サブフレーム内のスロットの数は、スロット構成およびヌメロロジーに基づく。スロット構成0では、異なるヌメロロジーμ0～5がそれぞれ、サブフレーム当たり1個、2個、4個、8個、16個、および32個のスロットを許容する。スロット構成1では、異なるヌメロロジー0～2がそれぞれ、サブフレーム当たり2個、4個、および8個のスロットを許容する。したがって、スロット構成0およびヌメロロジーμのために、14個のシンボル/スロットおよび2μ個のスロット/サブフレームがある。サブキャリア間隔およびシンボル長/持続時間は、ヌメロロジーの機能である。サブキャリア間隔は2μ*15kHzに等しくてよく、ただし、μはヌメロロジー0～5である。したがって、ヌメロロジーμ=0は15kHzのサブキャリア間隔を有し、ヌメロロジーμ=5は480 kHzのサブキャリア間隔を有する。シンボル長/持続時間は、サブキャリア間隔と反比例する。図2A～図2Dは、スロット当たり14個のシンボルがあるスロット構成0およびサブフレーム当たり1個のスロットがあるヌメロロジーμ=0の例を与える。サブキャリア間隔は15kHzであり、シンボル持続時間はほぼ66.7μsである。
リソースグリッドは、フレーム構造を表すために使用され得る。各タイムスロットは、12個の連続するサブキャリアに及ぶリソースブロック(RB)(物理RB(PRB)とも呼ばれる)を含む。リソースグリッドは複数のリソース要素(RE)に分割される。各REによって搬送されるビット数は、変調方式に依存する。
図2Aに示されるように、REのうちのいくつかは、UEのための基準(パイロット)信号(RS)を搬送する。RSは、UEにおけるチャネル推定のために、復調RS(DM-RS)(100xがポート番号である、ある特定の構成のためにRxとして示されるが、他のDM-RS構成が可能である)と、チャネル状態情報基準信号(CSI-RS)とを含み得る。RSはまた、ビーム測定RS(BRS)、ビーム精緻化RS(BRRS)、および位相追跡RS(PT-RS)を含み得る。
図2Bは、フレームのサブフレーム内の様々なDLチャネルの一例を示す。物理ダウンリンク制御チャネル(PDCCH)は、1つ以上の制御チャネル要素(CCE)内でDCIを搬送し、各CCEは9個のREグループ(REG)を含み、各REGはOFDMシンボルの中に4個の連続するREを含む。1次同期信号(PSS)は、フレームの特定のサブフレームのシンボル2内にあってよい。PSSは、サブフレーム/シンボルタイミングおよび物理レイヤ識別情報を判断するためにUE104によって使われる。2次同期信号(SSS)は、フレームの特定のサブフレームのシンボル4内にあってよい。SSSは、物理レイヤセル識別情報グループ番号および無線フレームタイミングを判断するためにUEによって使われる。物理レイヤ識別情報および物理レイヤセル識別情報グループ番号に基づいて、UEは物理セル識別子(PCI)を判断することができる。PCIに基づいて、UEは上述のDM-RSのロケーションを判断することができる。マスター情報ブロック(MIB)を搬送する物理ブロードキャストチャネル(PBCH)は、PSSおよびSSSと論理的にグループ化されて、同期信号(SS)/PBCHブロックを形成してもよい。MIBは、システム帯域幅の中のRBの数およびシステムフレーム番号(SFN)を提供する。物理ダウンリンク共有チャネル(PDSCH)は、ユーザデータ、システム情報ブロック(SIB)などのPBCHを通じて送信されないブロードキャストシステム情報、およびページングメッセージを搬送する。
図2Cに示されるように、REのうちのいくつかが、基地局におけるチャネル推定のためのDM-RS(1つの特定の構成のためにRとして示されるが、他のDM-RS構成が可能である)を搬送する。UEは、物理アップリンク制御チャネル(PUCCH)用のDM-RS、および物理アップリンク共有チャネル(PUSCH)用のDM-RSを送信し得る。PUSCH DM-RSは、PUSCHの最初の1つまたは2つのシンボルの中で送信され得る。PUCCH DM-RSは、短いPUCCHが送信されるのかそれとも長いPUCCHが送信されるのかに応じて、かつ使用される特定のPUCCHフォーマットに応じて、異なる構成で送信され得る。図示しないが、UEは、サウンディング基準信号(SRS)を送信し得る。SRSは、UL上での周波数依存スケジューリングを可能にするために、チャネル品質推定のために基地局によって使用され得る。
図2Dは、フレームのサブフレーム内の様々なULチャネルの一例を示す。PUCCHは、一構成では、図示のように位置し得る。PUCCHは、スケジューリング要求、チャネル品質インジケータ(CQI)、プリコーディング行列インジケータ(PMI)、ランクインジケータ(RI)、およびHARQ ACK/NACKフィードバックなどの、アップリンク制御情報(UCI)を搬送する。PUSCHは、データを搬送し、追加として、バッファステータス報告(BSR:Buffer Status Report)、電力ヘッドルーム報告(PHR:Power Headroom Report)、および/またはUCIを搬送するために使用され得る。
いくつかの態様において、より低いコストにおいてより高いスループットを提供するために、パネル当たり(たとえば、アンテナの面積当たり)複数のリンクを使用することができ、各リンクは、異なる平面波到来角度によって他のリンクから分離される。これらの態様は、たとえば、相対的に低い波長が相対的に小さいアンテナおよび相対的に小さいアンテナ間距離を使用することを可能にするサブTHz通信(たとえば、140GHzまたは300GHz)に適用可能であり得、これによって、より多数のアンテナを有することが可能になり、より狭いビームおよびビーム間のより高い空間的分離でより多くのリンクをサポートすることが可能になり、これによって、スペクトル効率をより良好にすることが可能になる。1つの非限定的態様において、たとえば、パネルと関連付けられるすべてのリンクが、直交パターンを有するように構成されてもよい。1つの実施態様において、そのようなリンクは、アレイアンテナに隣接するアンテナ素子間の均一な分布および一定の位相差を供給するように構成されているビームフォーマ回路であるバトラーマトリックスを使用して提供することができる。
一態様において、バトラーマトリックスは、相互接続された位相調整器およびハイブリッドカプラを使用して実現されてもよい。しかしながら、本態様はそのように限定されず、バトラーマトリックスは、より少ない構成要素タイプを使用する(たとえば、ハイブリッドカプラのみを使用する)か、または、より多くの構成要素タイプを使用する(たとえば、位相調整器、ハイブリッドカプラ、およびクロスオーバ回路)を使用する代替的な態様において実現されてもよい。一態様において、たとえば、アレイアンテナを介してRF信号を送信するために、モデムは、バトラーマトリックスがバトラーマトリックスの1つ以上のポート上で1つ以上の信号を受信し、対向するポートと結合されている複数のアンテナ素子を介して送信するための、対向するポート上で異なる位相を有する出力信号を生成するように、バトラーマトリックスの1つ以上のポートを選択することができる。また、バトラーマトリックスは、RF信号を受信するために相互性機能を提供することもできる。たとえば、バトラーマトリックスは、複数のアンテナ素子と結合されている複数のポートを介して異なる位相を有するRF信号を受信し、次いで、それらのRF信号を位相シフトし、組み合わせて、モデムによって信号受信のために選択される1つ以上の対向するポート上で1つ以上の信号を提供することができる。一態様において、アレイアンテナの各アンテナ素子は、挿入損失を補償するために、たとえば、1つ以上の低雑音増幅器(LNA)、電力増幅器(PA)などを介して、バトラーマトリックスの1つのポートと結合することができる。バトラーマトリックス内の位相調整器は、能動位相調整器(電源への接続を必要とする)または受動位相調整器(電源への接続を必要としない)であってもよい。1つの非限定的態様において、たとえば、バトラーマトリックス内の位相調整器は、遅延線を使用して実現されてもよい。
一態様において、モデムおよび/またはワイヤレス通信デバイスの別の構成要素は、RF信号を送信するための所望のビームを形成するように、および/または、所望のビームを介してRF信号を受信するように、バトラーマトリックスおよび/または他の関連する構成要素を制御する(たとえば、バトラーマトリックスの出力ポートをアンテナ素子と接続する増幅器の利得を制御する)ことができる。一態様において、たとえば、モデムおよび/またはワイヤレス通信デバイスの別の構成要素は、アレイアンテナの複数のアンテナ素子を介してそのような信号を送信することによってビームを生成するために、互いの位相シフトされたバージョンである複数の信号を生成するように、バトラーマトリックスおよび/または他の関連する構成要素を制御することができる。
1つの非限定的な例示的態様において、所望のビームを送信するために、N個の入力ポートおよび同じ数であるN個の出力ポートを有するバトラーマトリックスが、アレイアンテナに、N個のアンテナ素子を有するアレイアンテナ内の隣接するアンテナ素子間の位相差を供給することを可能にすることができ、バトラーマトリックスのN個の入力ポートの各々は、アレイアンテナによって生成されることになる異なる所望のビームと関連付けることができる。一態様において、たとえば、バトラーマトリックスは、以下の平面角を有するN個の直角に離間したビームを生成するように構成することができる。
式中、λはキャリア周波数の逆数に等しい波長であり、dは隣接するアンテナ間の距離(たとえば、～=λ/2であってもよい)であり、kは以下のとおりであり、
k = -N+1:2:N-1、
そのようなビーム構成は、以下の隣接アンテナ位相差によって作成される。
一態様において、たとえば、
個のハイブリッドカプラおよび
個の固定位相調整器を使用して、バトラーマトリックスが実現されてもよい。
たとえば、図3を参照すると、1つの非限定な態様において、アレイアンテナ314の複数のアンテナ素子312を介して所望のビーム316を送信するために、4×4バトラーマトリックス300が実装されてもよい。4×4バトラーマトリックス300は、4つの入力ポート308および4つの出力ポート310を有するバトラーマトリックスであり、各出力ポート310は、アレイアンテナ314内の1つのアンテナ素子312と関連付けられる。本態様のいくつかは、本明細書において、バトラーマトリックスを使用した所望のビームの送信について説明されているが、本態様はそのように限定されず、各態様はまた、所望のビームの受信に使用されてもよい。たとえば、図3は、本明細書において、4×4バトラーマトリックス300を使用した所望のビーム316の送信について説明されているが、本態様はそのように限定されず、4×4バトラーマトリックス300はまた、所望のビーム316の受信に使用されてもよく、その場合、4×4バトラーマトリックス300は、出力ポート310上で信号を受信し、次いで、1つ以上の入力ポート308上で信号を生成する。
例示的な4×4バトラーマトリックス300は、2つの45°位相調整器302と、4つの3dB 90°ハイブリッドカプラ304と、2つのクロスオーバ306とを含む。各45°位相調整器302は、1つのポート上で信号を受信し、他方のポート上でその信号の45°位相シフトされたバージョンを出力する2ポート回路である。各3dB 90°ハイブリッドカプラ304は、2つの入力ポートおよび2つの出力ポートを有する回路である。3dB 90°ハイブリッドカプラ304は、入力ポート上で受信される入力信号の電力を、2つの出力ポート上で生成される2つの出力信号の間で分割し、また、2つの出力ポート上で生成される2つの出力信号の間に90°の位相シフトを引き起こす。各クロスオーバ306は、1つの導体(第1の入力ポートを第1の出力ポートに接続する)が、間に空隙を伴って、別の導体(第2の入力ポートを第2の出力ポートに接続する)と交差する4ポート回路である。
45°位相調整器302、3dB 90°ハイブリッドカプラ304、およびクロスオーバ306は、出力ポート314によって供給を受けるアンテナ素子312のRF送信の相互作用がアクティブ化された入力ポート308に対応するビーム316を作成するように、4×4バトラーマトリックス300の入力ポート308のアクティブ化によって4×4バトラーマトリックス300のすべての出力ポート310がアクティブ化され、ただし、互いに対する位相シフトが変動するように、構成および配列されている。Table 1(表1)は、1つの入力ポート308がアクティブ化されてビーム316が作成されていることを所与とした、例示的な4×4バトラーマトリックス300の各出力ポート310上の例示的な位相を与える。
したがって、バトラーマトリックスは、統合アレイアンテナ(URA)のためのビームステアリング能力を有する受動供給N×Nネットワーク(N個の入力ポートおよびN個の出力ポート)を提供するように実装することができ、バトラーマトリックスのN個の出力ポートは、それぞれのアンテナ素子に接続され、バトラーマトリックスのN個の入力ポートは、N個の直交ビームポートを表す。ビームフォーミングにN個のフェーズドアレイを使用するのと比較して、バトラーマトリックスは、より低い電力消費、複雑度、および/またはコストを有することができる。さらに、N×Nバトラーマトリックスは、N×N個のビーム直交平面波を作成するためにN×N URAに接続されている3Dバトラーマトリックスを実現するように、設計、複製、連結などすることができる。
1つの非限定的な態様において、たとえば、各々が2n個の入力ポートおよび2n個の出力ポートを有する複数のバトラーマトリックスを、2n×2n個のビーム直交平面波を作成するために2n×2n個のアンテナ素子を有するURAに接続されている3Dバトラーマトリックスを実現するように構成および配列することができる。たとえば、図4を参照すると、1つの非限定的な例示的態様において、16個の入力ポートおよび16個の出力ポートを有する3Dバトラーマトリックス400を、各列が4つのアンテナ素子403を含む4列に配列された16個のアンテナ素子403を有する4×4アレイアンテナ402に対する受動供給を提供するように構成することができる。すなわち、図1においては、4×4個のアンテナ素子403が概略的に1列で示されているが、アレイアンテナ402は2Dであり、4×4マトリックスのアンテナ素子403を含む。
この非限定的な例示的態様において、3Dバトラーマトリックス400は、16個の入力ポートおよび16個の出力ポートを有する第1層2Dバトラーマトリックス404と、16個の入力ポートおよび16個の出力ポートを有する第2層2Dバトラーマトリックス406とを含み、第1層2Dバトラーマトリックス404および第2層2Dバトラーマトリックス406の各々は、4つの4×4バトラーマトリックス408を含む。1つの非限定的な態様において、第1層2Dバトラーマトリックス404または第2層2Dバトラーマトリックス406内の4×4バトラーマトリックス408の各々は、各4×4バトラーマトリックス408の入力ポートをアクティブ化することによってその4×4バトラーマトリックス408のすべての出力ポートがアクティブ化されるように、たとえば、位相調整器およびハイブリッドカプラを使用して、図3を参照して上述した4×4バトラーマトリックス300と同様に実現することができる。
一態様において、第1層2Dバトラーマトリックス404内の各4×4バトラーマトリックス408の4つの出力ポートが、第2層2Dバトラーマトリックス406内の4つの異なる4×4バトラーマトリックス408の4つの入力ポートに接続されるように、第1層2Dバトラーマトリックス404の出力ポートが、第2層2Dバトラーマトリックス406の入力ポートに接続される。したがって、第1層2Dバトラーマトリックス404の出力ポートをアクティブ化することによって、第2層2Dバトラーマトリックス406内の各4×4バトラーマトリックス408内の1つの入力ポートがアクティブ化され、したがって、第2層2Dバトラーマトリックス406のすべての出力ポートがアクティブ化される。したがって、第1層2Dバトラーマトリックス404の出力ポートをアクティブ化することによって、第2層2Dバトラーマトリックス406のすべての出力ポートがアクティブ化される。したがって、第1層2Dバトラーマトリックス404の入力ポートがアクティブ化されると、第2層2Dバトラーマトリックス406のすべての出力ポートがアクティブ化され、結果として、4×4アレイアンテナ402内のすべてのアンテナ素子403がアクティブ化される。
さらに、第1層2Dバトラーマトリックス404内の4×4バトラーマトリックス408が互いに同一であり、第2層2Dバトラーマトリックス406内の4×4バトラーマトリックス408も互いに同一であると仮定すると、第1層2Dバトラーマトリックス404の出力ポートは第2層2Dバトラーマトリックス406の入力ポートに接続され、結果、第1層2Dバトラーマトリックス404内の4×4バトラーマトリックス408を選択することによって、第2層2Dバトラーマトリックス406内の4×4バトラーマトリックス408の各々の同じ入力ポートが選択される。たとえば、一態様において、第1層2Dバトラーマトリックス404内の第1の4×4バトラーマトリックス408を選択することによって、第2層2Dバトラーマトリックス406内の4×4バトラーマトリックス408の各々の第1の入力ポートが選択され、一方、第1層2Dバトラーマトリックス404内の第2の4×4バトラーマトリックス408を選択することによって、第2層2Dバトラーマトリックス406内の4×4バトラーマトリックス408の各々の第2の入力ポートが選択され、以下同様である。
1つの非限定的な態様において、第1層2Dバトラーマトリックス404内の異なる4×4バトラーマトリックス408が、異なるビーム仰角と関連付けられてもよく、一方、第1層2Dバトラーマトリックス404内の4×4バトラーマトリックス408の異なる入力ポートが、異なるビーム方位角と関連付けられてもよい。たとえば、第1層2Dバトラーマトリックス404内の4つのバトラーマトリックス408が、4つの異なるビーム仰角と関連付けられてもよく、第1層2Dバトラーマトリックス404内の4×4バトラーマトリックス408の4つの入力ポートが、4つの異なるビーム方位角と関連付けられてもよい。たとえば、所望の方位角および所望の仰角を有するビームを達成するために、第1層2Dバトラーマトリックス404内のバトラーマトリックス408の入力ポートがアクティブ化され、この入力ポートは所望の方位角と関連付けられ、バトラーマトリックス408は所望のビーム仰角と関連付けられる。
ただし、本態様は、そのように限定されない。たとえば、代替的な態様において、第1層2Dバトラーマトリックス404内の異なる4×4バトラーマトリックス408が、異なるビーム方位角と関連付けられてもよく、一方、第1層2Dバトラーマトリックス404内の4×4バトラーマトリックス408の異なる入力ポートが、異なるビーム仰角と関連付けられてもよい。この場合、所望の方位角および所望の仰角を有するビームを達成するために、第1層2Dバトラーマトリックス404内のバトラーマトリックス408の入力ポートがアクティブ化され、この入力ポートは所望の仰角と関連付けられ、バトラーマトリックス408は所望のビーム方位角と関連付けられる。
1つの非限定的な態様において、たとえば、第1層2Dバトラーマトリックス404の16個の入力ポートの各々のアクティブ化に応答した4×4アレイアンテナ402のアクティブ化が、図5にあるようなビーム500の2Dパターンを提供し、各ビームが、第1層2Dバトラーマトリックス404の1つの入力ポートのアクティブ化に対応する。
図4の4×4アレイアンテナ402は対称であるが、本態様はそのように限定されない。たとえば、3Dバトラーマトリックスは、サイズA×Bのアレイアンテナに供給するように構成されてもよく、AはBとは異なる。たとえば、A×Bアレイアンテナに供給するために、3Dバトラーマトリックスは、B個のA×Aバトラーマトリックス(各々がA個の入力ポートおよびA個の出力ポートを有するB個のバトラーマトリックス)を有する第2層2Dバトラーマトリックスを含んでもよい。
たとえば、図6を参照すると、1つの非限定的な態様において、16×4 URA602(たとえば、各列に16個のアンテナ素子603がある4列のアンテナ素子603を有するURA)に供給するために、16×4個の出力ポートを有する3Dバトラーマトリックス600が実装されてもよい。1つの態様において、たとえば、3Dバトラーマトリックス600は、4つの16×16バトラーマトリックス608(各々が16個の入力ポートおよび16個の出力ポートを有する4つのバトラーマトリックス)を有する第2層2Dバトラーマトリックス604と、16個の4×4バトラーマトリックス610(各々が4つの入力ポートおよび4つの出力ポートを有する16個のバトラーマトリックス)を有する第1層2Dバトラーマトリックス606とを含んでもよい。ただし、本態様は、そのように限定されない。たとえば、さらに別の代替的な態様において、16×4 URAは、4つの16×16バトラーマトリックス(各々が16個の入力ポートおよび16個の出力ポートを有する4つのバトラーマトリックス)を有する第1層2Dバトラーマトリックスと、16個の4×4バトラーマトリックス(各々が4つの入力ポートおよび4つの出力ポートを有する16個のバトラーマトリックス)を有する第2層2Dバトラーマトリックスとを含む3Dバトラーマトリックスによって供給を受けてもよい。
図7を参照すると、代替の非限定的な例示的態様において、第1層-第2層スイッチ710を使用して、3Dバトラーマトリックス400(図4)と比較してより少ない4×4バトラーマトリックス708を含みながら、3Dバトラーマトリックス400と同じビームステアリング機能を提供する3Dバトラーマトリックス700を実現することができる。すなわち、3Dバトラーマトリックス700も、16個の出力ポートを有し、3Dバトラーマトリックス400と同じ出力信号を生成し、結果、16個の出力ポートが、4×4アレイアンテナ702のための受動供給を提供する。したがって、3Dバトラーマトリックス400と比較してより少ない4×4バトラーマトリックス708を使用することに起因して、3Dバトラーマトリックス700は、3Dバトラーマトリックス400と同じビームフォーミング機能および同じビーム角度を提供することができるが、コスト、サイズ、および/または複雑度は、3Dバトラーマトリックス400よりも低減されている。
1つの非限定的な例示的態様において、3Dバトラーマトリックス700は、4つの入力ポートおよび4つの出力ポートを有する第1層2Dバトラーマトリックス704と、16個の入力ポートおよび16個の出力ポートを有する第2層2Dバトラーマトリックス706とを含む。第1層2Dバトラーマトリックス704は、1つのみの4×4バトラーマトリックス708を含み、一方、第2層2Dバトラーマトリックス706は、4つの4×4バトラーマトリックス708を含む。ここでも、3Dバトラーマトリックス700内の4×4バトラーマトリックス708の各々は、4×4バトラーマトリックス708の入力ポートをアクティブ化することによってその4×4バトラーマトリックス708のすべての出力ポートがアクティブ化されるように、(たとえば、位相調整器およびハイブリッドカプラを使用して)図3を参照して上述した4×4バトラーマトリックス300と同様に実現することができる。
一態様において、第1層-第2層スイッチ710は、第1層-第2層スイッチ710の制御入力ピン712に印加される制御信号713を介して、任意の所与の時点において、第1層2Dバトラーマトリックス704内の4×4バトラーマトリックス708の各出力ポートが、第2層2Dバトラーマトリックス706内の各4×4バトラーマトリックス708内の1つの選択された入力ポートに接続されるように、第1層2Dバトラーマトリックス704の出力ポートを第2層2Dバトラーマトリックス706の入力ポートの少なくともサブセットに選択的に接続するように制御可能である。したがって、第1層2Dバトラーマトリックス704の入力ポートがアクティブ化されると、第2層2Dバトラーマトリックス706のすべての出力ポートがアクティブ化され、結果として、4×4アレイアンテナ702内のすべてのアンテナ素子703がアクティブ化される。
一態様において、第2層2Dバトラーマトリックス706内の4×4バトラーマトリックス708が互いに同一であると仮定すると、第1層-第2層スイッチ702は、第1層2Dバトラーマトリックス704の4つの出力ポートのうちの1つに接続されるものとして、第2層2Dバトラーマトリックス706内の4×4バトラーマトリックス708の各々の同じ入力ポートを選択するように制御可能である。より具体的には、たとえば、一態様において、第1層-第2層スイッチ710は、第1層-第2層スイッチ710の制御入力712に第1の信号値を印加することによって、第1層2Dバトラーマトリックス704のそれぞれの出力ポートに接続するための、第2層2Dバトラーマトリックス706内の4×4バトラーマトリックス708の各々の第1の入力ポートが選択され、一方、第1層-第2層スイッチ710の制御入力712に第2の信号値を印加することによって、第1層2Dバトラーマトリックス704のそれぞれの出力ポートに接続するための、第2層2Dバトラーマトリックス706内の4×4バトラーマトリックス708の各々の第2の入力ポートが選択され、以下同様になるように、構成されてもよい。
より具体的には、たとえば、一態様において、第1層-第2層スイッチ710は、第1層-第2層スイッチ710の制御入力712に第1の信号値を印加することによって、第1層2Dバトラーマトリックス704の第1の出力ポート、第2の出力ポート、第3の出力ポート、および第4の出力ポートが、それぞれ、第2層2Dバトラーマトリックス706内の第1のバトラーマトリックス、第2のバトラーマトリックス、第3のバトラーマトリックス、および第4のバトラーマトリックス708の第1の入力ポートに接続されるように、構成されてもよい。また、第1層-第2層スイッチ710の制御入力712に第2の信号値を印加することによって、第1層2Dバトラーマトリックス704の第1の出力ポート、第2の出力ポート、第3の出力ポート、および第4の出力ポートが、それぞれ、第2層2Dバトラーマトリックス706内の第1のバトラーマトリックス、第2のバトラーマトリックス、第3のバトラーマトリックス、および第4のバトラーマトリックス708の第2の入力ポートに接続され、以下同様になる。
より具体的には、第1層-第2層スイッチ710の制御入力712に第1の信号値を印加することによって、第1層-第2層スイッチ710が、第1層2Dバトラーマトリックス704の第1の出力ポートを第2層2Dバトラーマトリックス706内の第1の4×4バトラーマトリックス708の第1の入力ポートに接続し、第1層2Dバトラーマトリックス704の第2の出力ポートを第2層2Dバトラーマトリックス706内の第2の4×4バトラーマトリックス708の第1の入力ポートに接続し、以下同様である。また、たとえば、第1層-第2層スイッチ708の制御入力708に第2の信号値を印加することによって、第1層-第2層スイッチ708が、第1層2Dバトラーマトリックス704の第1の出力ポートを第2層2Dバトラーマトリックス706内の第1の4×4バトラーマトリックス708の第2の入力ポートに接続し、第1層2Dバトラーマトリックス704の第2の出力ポートを第2層2Dバトラーマトリックス706内の第2の4×4バトラーマトリックス708の第2の入力ポートに接続し、以下同様である。
1つの非限定的な態様において、第1層-第2層スイッチ710の制御入力712に印加される異なる信号値が、異なるビーム仰角と関連付けられてもよく、一方、第1層2Dバトラーマトリックス704内の4×4バトラーマトリックス708の異なる入力ポートが、異なるビーム方位角と関連付けられてもよい。たとえば、第1層-第2層スイッチ710の制御入力712に印加される4つの異なる信号値が、4つの異なるビーム仰角と関連付けられてもよく、第1層2Dバトラーマトリックス704内の4×4バトラーマトリックス708の4つの入力ポートが、4つの異なるビーム方位角と関連付けられてもよい。たとえば、所望の方位角および所望の仰角を有するビームを達成するために、第1層2Dバトラーマトリックス704内のバトラーマトリックス708の入力ポートがアクティブ化され、この入力ポートは所望の方位角と関連付けられ、所望のビーム仰角と関連付けられる信号値が第1層-第2層スイッチ710の制御入力712に印加される。
ただし、本態様は、そのように限定されない。たとえば、代替的な態様において、第1層-第2層スイッチ710の制御入力712に印加される異なる信号値が、異なるビーム方位角と関連付けられてもよく、一方、第1層2Dバトラーマトリックス704内の4×4バトラーマトリックス708の異なる入力ポートが、異なるビーム仰角と関連付けられてもよい。たとえば、第1層-第2層スイッチ710の制御入力712に印加される4つの異なる信号値が、4つの異なるビーム方位角と関連付けられてもよく、第1層2Dバトラーマトリックス704内の4×4バトラーマトリックス708の4つの入力ポートが、4つの異なるビーム仰角と関連付けられてもよい。たとえば、所望の方位角および所望の仰角を有するビームを達成するために、第1層2Dバトラーマトリックス704内のバトラーマトリックス708の入力ポートがアクティブ化され、この入力ポートは所望の仰角と関連付けられ、所望のビーム方位角と関連付けられる信号値が第1層-第2層スイッチ710の制御入力712に印加される。
第1層-第2層スイッチ710を使用することによって、3Dバトラーマトリックス700は、3Dバトラーマトリックス400(図4)と同じビームフォーミング機能を提供することができ、ただし、4×4バトラーマトリックス708の総数をより少なくすることができ、これによって、たとえば、高次元マルチアンテナ通信におけるコスト、サイズ、および/または複雑度を低減することができる。
一態様において、3Dバトラーマトリックス700は、たとえば、複数の異なる方位角に対応する第1層2Dバトラーマトリックス704の2つ以上の入力ポートをアクティブ化することによって、複数のリンクをサポートするために使用することができる。複数のリンクは、望ましくないビームを回避するために、1つの次元(方位角または仰角)上の複数のビームに対応することができる。たとえば、1つの例示的な態様において、第1層2Dバトラーマトリックス704内の4×4バトラーマトリックス708の2つの入力ポートをアクティブ化することによって、2つのリンクを使用することができ、2つの入力ポートは2つの異なる方位角と関連付けられる。代替的に、いくつかの態様において、第1層2Dバトラーマトリックス704は、2つの4×4バトラーマトリックスを含んでもよく、各4×4バトラーマトリックスが、1つのストリームをサポートする。この場合、3Dバトラーマトリックス700は、第1層2Dバトラーマトリックス704内の2つの4×4バトラーマトリックス708の各々の1つの入力ポートをアクティブ化することによって2つのリンクをサポートするために使用することができる。
一態様において、第1層-第2層スイッチ710は、相互性を維持し、結果、3Dバトラーマトリックス700は、アップリンクとダウンリンクの両方の通信をサポートすることができる。
図7においては、第1層-第2層スイッチ710は、図4の3Dバトラーマトリックス400と比較して3Dバトラーマトリックス700内の4×4バトラーマトリックス708の数を低減するために使用されているが、本態様はそのように限定されない。たとえば、図8を参照すると、別の非限定的な態様において、4つの入力および16×4個の出力を有する第1層-第2層スイッチ812が、制御入力ピン814に印加される制御信号を介して、第1層2Dバトラーマトリックス806内に1つのみの4×4バトラーマトリックス810を有するが、他の様態では図6の3Dバトラーマトリックス600と同じビーム出力を提供することができる3Dバトラーマトリックス800を実現するように構成可能であってもよい。具体的には、各々が16個のアンテナ素子803を含む4つの列を有する16×4 URA802が、3Dバトラーマトリックス800の第2層2Dバトラーマトリックス804の出力ポートによって供給を受けてもよい。図6の3Dバトラーマトリックス600と同様に、3Dバトラーマトリックス800の第2層2Dバトラーマトリックス804は、4つの16×16バトラーマトリックス808(各々が16個の入力ポートおよび16個の出力ポートを有する4つのバトラーマトリックス)を含む。しかしながら、第1層-第2層スイッチ812を使用することによって、3Dバトラーマトリックス800は、3Dバトラーマトリックス600(図6)と同じビームフォーミング機能を提供することができ、ただし、第1層2Dバトラーマトリックス806内には1つのみの4×4バトラーマトリックス810があり、これによって、コスト、サイズ、および/または複雑度を低減することができる。
一態様において、第1層-第2層スイッチ812は、第1層-第2層スイッチ812の制御入力ピン814に印加される制御信号815を介して、第1層2Dバトラーマトリックス806の出力ポートを第2層2Dバトラーマトリックス804の入力ポートの少なくともサブセットに選択的に接続するように制御可能である。1つの非限定的な態様において、たとえば、第1層-第2層スイッチ812の制御入力ピン814に印加される異なる信号値が、異なるビーム仰角と関連付けられてもよく、一方、第1層2Dバトラーマトリックス806内の4×4バトラーマトリックス810の異なる入力ポートが、異なるビーム方位角と関連付けられてもよい。たとえば、16個の異なる信号値が、16個の異なるビーム仰角を選択するために第1層-第2層スイッチ812の制御入力814に印加されてもよく、第1層2Dバトラーマトリックス806内の4×4バトラーマトリックス810の4つの入力ポートが、4つの異なるビーム方位角と関連付けられてもよい。たとえば、所望の方位角および所望の仰角を有するビームを達成するために、第1層2Dバトラーマトリックス806内のバトラーマトリックス810の入力ポートがアクティブ化され、この入力ポートは所望の方位角と関連付けられ、所望のビーム仰角と関連付けられる信号値が第1層-第2層スイッチ812の制御入力ピン814に印加される。
ただし、本態様は、そのように限定されない。たとえば、代替的な態様において、第1層-第2層スイッチ812の制御入力ピン814に印加される異なる信号値が、異なるビーム方位角と関連付けられてもよく、一方、第1層2Dバトラーマトリックス806内の4×4バトラーマトリックス810の異なる入力ポートが、異なるビーム仰角と関連付けられてもよい。たとえば、16個の異なる信号値が、16個の異なるビーム方位角を選択するために第1層-第2層スイッチ812の制御入力814に印加されてもよく、第1層2Dバトラーマトリックス806内の4×4バトラーマトリックス810の4つの入力ポートが、4つの異なるビーム仰角と関連付けられてもよい。たとえば、所望の方位角および所望の仰角を有するビームを達成するために、第1層2Dバトラーマトリックス806内のバトラーマトリックス810の入力ポートがアクティブ化され、この入力ポートは所望の仰角と関連付けられ、所望のビーム方位角と関連付けられる信号値が第1層-第2層スイッチ708の制御入力814に印加される。
1つの非限定的な態様において、第1層2Dバトラーマトリックス806内の4×4バトラーマトリックス810の入力ポートのアクティブ化に応答して、第1層-第2層スイッチ812の4つの入力がアクティブ化され、第1層-第2層スイッチ812の16×4個の出力のうちの4つのみの出力がアクティブ化(イネーブル)される。
1つの非限定的な態様において、第1層-第2層スイッチ812は、4つの1×16スイッチを使用して実現されてもよく、各1×16スイッチは、1つの入力および16個の出力を有し、入力を16個の出力のうちの1つに接続するように(第1層-第2層スイッチ812の制御入力ピン814に印加される制御信号815を介して)制御可能である。1つの態様において、1×16スイッチの各々は、第1層2Dバトラーマトリックス806内の4×4バトラーマトリックス810の出力ポートのうちの1つ、および、第2層2Dバトラーマトリックス804内の16×16バトラーマトリックス808のうちの1つと関連付けられる。より具体的には、1×16スイッチの各々の入力は、第1層2Dバトラーマトリックス806内の4×4バトラーマトリックス810の出力ポートのうちの1つに接続され、1×16スイッチの各々の16個の出力は、第2層2Dバトラーマトリックス804内の16×16バトラーマトリックス808のうちの1つの16個の入力ポートに接続される。
1つの非限定的な態様において、たとえば、各1×4スイッチは、第2層2Dバトラーマトリックス804内の16×16バトラーマトリックス808の1つの入力ポートを選択するように(第1層-第2層スイッチ812の制御入力ピン814に印加される制御信号815を介して)制御可能であり、第2層2Dバトラーマトリックス804内の16×16バトラーマトリックス808の選択される入力ポートは、所望のビーム方位角または仰角に対応する。この態様において、第1層-第2層スイッチ812の4つの入力がアクティブ化されると、各1×16スイッチの1つのみの出力がアクティブ化され、したがって、第1層-第2層スイッチ812の16×4個の出力のうちの4つのみの出力がアクティブ化(イネーブル)される。さらに、第1層-第2層スイッチ812の4つのアクティブ化された出力は、第2層2Dバトラーマトリックス804内の16×16バトラーマトリックス808内の同じ入力ポート数に接続される。すなわち、第1層-第2層スイッチ812の4つの入力がアクティブ化されると、第2層2Dバトラーマトリックス804内の16×16バトラーマトリックス808の各々の中の同じ入力ポート数が、たとえば、所望のビーム方位角または仰角を選択するためにアクティブ化される。
一態様において、2つ以上のストリームリンクをサポートするために、第1層2Dバトラーマトリックス806は、2つ以上のバトラーマトリックスを含んでもよく、各バトラーマトリックスが1つのストリーム/リンクをサポートする。たとえば、1つの非限定的な代替的態様において、第1層2Dバトラーマトリックス806は、サイズ4×4の2つのバトラーマトリックスを含んでもよく、この場合、第1層-第2層スイッチ812は、第1層-第2層スイッチの8つの入力および16×4個の出力を有することになり、16×4個の出力のうち8つのみの出力が、任意の所与の時点においてアクティブ化(イネーブル)される。
さらに別の代替的な態様において、16×4 URAに供給するように動作可能な3Dバトラーマトリックスは、1つの16×16バトラーマトリックス(16個の入力ポートおよび16個の出力ポートを有するバトラーマトリックス)を有する第１層2Dバトラーマトリックスと、16個の4×4バトラーマトリックス(各々が4つの入力ポートおよび4つの出力ポートを有する16個のバトラーマトリックス)を有する第2層2Dバトラーマトリックスと、16個の入力および16×4個の出力を有し、制御入力ピンに印加される制御信号を介して第1層2Dバトラーマトリックスの出力ポートを第2層2Dバトラーマトリックスの入力ポートに選択的に接続するように構成可能である第1層-第2層スイッチとを含むことができる。1つの非限定的な態様において、たとえば、第1層-第2層スイッチ812の制御入力ピンに印加される4つの異なる信号値が、4つの異なるビーム仰角と関連付けられてもよく、一方、第1層2Dバトラーマトリックス内の16×16バトラーマトリックスの16個の入力ポートが、異なるビーム方位角と関連付けられてもよい。代替的な非限定的態様において、たとえば、第1層-第2層スイッチ812の制御入力に印加される4つの異なる信号値が、4つの異なるビーム方位角と関連付けられてもよく、一方、第1層2Dバトラーマトリックス内の16×16バトラーマトリックスの16個の入力ポートが、異なるビーム仰角と関連付けられてもよい。
1つの非限定的な態様において、第1層2Dバトラーマトリックス内の16×16バトラーマトリックスの入力ポートのアクティブ化に応答して、第1層-第2層スイッチの16個の入力がアクティブ化され、第1層-第2層スイッチの16×4個の出力のうちの16個のみの出力がアクティブ化(イネーブル)される。
1つの非限定的な態様において、第1層-第2層スイッチは、16個の1×4スイッチを使用して実現されてもよく、各1×4スイッチは、1つの入力および4つの出力を有し、入力を4つの出力のうちの1つに接続するように(第1層-第2層スイッチの制御入力ピンに印加される制御信号を介して)制御可能である。1つの態様において、1×4スイッチの各々は、第1層2Dバトラーマトリックス内の16×16バトラーマトリックスの出力ポートのうちの1つ、および、第2層2Dバトラーマトリックス内の4×4バトラーマトリックスのうちの1つと関連付けられる。より具体的には、1×4スイッチの各々の入力は、第1層2Dバトラーマトリックス内の16×16バトラーマトリックスの出力ポートのうちの1つに接続され、1×4スイッチの各々の4つの出力は、第2層2Dバトラーマトリックス内の4×4バトラーマトリックスのうちの1つの4つの入力ポートに接続される。
1つの非限定的な態様において、たとえば、各1×16スイッチは、第2層2Dバトラーマトリックス内の4×4バトラーマトリックスの1つの入力ポートを選択するように(第1層-第2層スイッチの制御入力ピンに印加される制御信号を介して)制御可能であり、第2層2Dバトラーマトリックス内の4×4バトラーマトリックスの選択される入力ポートは、所望のビーム方位角または仰角に対応する。この態様において、第1層-第2層スイッチの16個の入力がアクティブ化されると、各1×4スイッチの1つのみの出力がアクティブ化され、したがって、第1層-第2層スイッチの16×4個の出力のうちの16個のみの出力がアクティブ化(イネーブル)される。さらに、第1層-第2層スイッチの16個のアクティブ化された出力は、第2層2Dバトラーマトリックス内の4×4バトラーマトリックス内の同じ入力ポート数に接続される。すなわち、第1層-第2層スイッチの16個の入力がアクティブ化されると、第2層2Dバトラーマトリックス内の4×4バトラーマトリックスの各々の中の同じ入力ポート数が、たとえば、所望のビーム方位角または仰角を選択するためにアクティブ化される。
上記態様の各バトラーマトリックスの入力ポートおよび出力ポートの数は互いに等しく、2の累乗に等しい(たとえば、4つの入力ポートおよび4つの出力ポート、16個の入力ポートおよび16個の出力ポートなど)が、本態様はそのように限定されない。たとえば、いくつかの代替的な態様において、3Dバトラーマトリックスは、各々がN個の入力ポートおよびM個の出力ポートを有するバトラーマトリックスを含んでもよく、NとMとは互いに等しくなく、またはNおよび/またはMとは互いには2の累乗ではない。
1つの非限定的な態様において、たとえば、3Dバトラーマトリックスは、各々がN個のアンテナ素子を含むN列を有するN×Nアレイアンテナの受動供給のために構成されてもよい。3Dバトラーマトリックスは、N個のM×Mバトラーマトリックス(N>M≧1)を有する第1層2Dバトラーマトリックスと、N×M個の入力をN×N個の出力に選択的に接続する第1層-第2層スイッチと、N個のN×Nバトラーマトリックスを有する第2層2Dバトラーマトリックスとを含んでもよい。したがって、3Dバトラーマトリックスは、方位角と仰角とのN×M個の異なる組合せ(たとえば、N個の異なる方位角×M個の異なる仰角、またはM個の異なる方位角×N個の異なる仰角)を有するN×M個の異なるビームを可能にすることができる。1つの態様において、第1層-第2層スイッチの入力-出力接続を制御するためのビームアクティブ化情報を第1層-第2層スイッチに(第1層-第2層スイッチの制御入力ピンに印加される制御信号によって)挿入することができる。1つの非限定的な態様において、たとえば、N×M個の異なるビームのうちの1つから所望のビームが選択され、第1層-第2層スイッチの制御入力ピンへの各異なる入力値が、異なる仰角を選択し、第1層2Dバトラーマトリックスの各入力ポートが、異なる方位角を選択する。
さらに別の非限定的な態様において、たとえば、3Dバトラーマトリックスは、N個のM×Pバトラーマトリックスを有する第1層2Dバトラーマトリックスと、第1層-第2層スイッチの制御入力ピンに印加される制御信号に基づいてN×P個の入力ピンをN×P×Q個の出力ピンに選択的に接続する第1層-第2層スイッチと、N×P個のQ×Tバトラーマトリックスを有する第2層2Dバトラーマトリックスとを含んでもよく、N、M、P、Q、およびTは正の整数値である。したがって、3Dバトラーマトリックスは、方位角と仰角とのN×M×Q通りの異なる組合せを有するN×M×Q個の異なるビームを可能にすることができる。
図9は、マルチアンテナワイヤレス通信のための例示的な方法900のフローチャートを示す。一態様において、たとえば、UE104が、上記図1または下記図10および図11に記載の構成要素(たとえば、モデム140、3Dバトラーマトリックス145、アレイアンテナ144、RFフロントエンド1088、トランシーバ1002、プロセッサ1012、および/またはメモリ1016)のうちの1つ以上を使用して方法900に記載の機能を実施してもよい。別の態様において、基地局102が、上記図1または下記図11および図12に記載の構成要素(たとえば、モデム140、3Dバトラーマトリックス145、アレイアンテナ144、RFフロントエンド1288、トランシーバ1202、プロセッサ1212、および/またはメモリ1216)のうちの1つ以上を使用して方法900に記載の機能を実施してもよい。
902において、方法900は、アレイアンテナによる1つ以上のビームを介した1つ以上のストリームの通信のために第1層2Dバトラーマトリックスの1つ以上の入力ポートを選択することを含む。たとえば、一態様において、UE104、モデム140、3Dバトラーマトリックス145、アレイアンテナ144、RFフロントエンド1088、トランシーバ1002、プロセッサ1012、および/またはメモリ1016が、アレイアンテナによる1つ以上のビームを介した1つ以上のストリームの通信のために、第1層2Dバトラーマトリックスの1つ以上の入力ポートを選択してもよい。したがって、一態様において、UE104、モデム140、3Dバトラーマトリックス145、アレイアンテナ144、RFフロントエンド1088、トランシーバ1002、プロセッサ1012、および/またはメモリ1016は、アレイアンテナによる1つ以上のビームを介した1つ以上のストリームの通信のために、第1層2Dバトラーマトリックスの1つ以上の入力ポートを選択するための手段を提供することができる。別の態様において、基地局102、モデム140、3Dバトラーマトリックス145、アレイアンテナ144、RFフロントエンド1288、トランシーバ1202、プロセッサ1212、および/またはメモリ1216が、アレイアンテナによる1つ以上のビームを介した1つ以上のストリームの通信のために、第1層2Dバトラーマトリックスの1つ以上の入力ポートを選択してもよい。したがって、一態様において、基地局102、モデム140、3Dバトラーマトリックス145、アレイアンテナ144、RFフロントエンド1288、トランシーバ1202、プロセッサ1212、および/またはメモリ1216は、アレイアンテナによる1つ以上のビームを介した1つ以上のストリームの通信のために、第1層2Dバトラーマトリックスの1つ以上の入力ポートを選択するための手段を提供することができる。
たとえば、一態様において、図1および図7を参照すると、UE104または基地局102のモデム140が、アレイアンテナ702による1つ以上のビームを介した1つ以上のストリームの通信のために、第1層2Dバトラーマトリックス704の1つ以上の入力ポートを選択してもよい。たとえば、モデム140は、所望のビーム仰角および方位角と関連付けられる入力ポートに1つ以上のストリームを印加することによって、第2層2Dバトラーマトリックス706の出力ポート上でストリームの位相シフトされたバージョンが生成され、アレイアンテナ702のアンテナ素子703によって、所望の方位角または仰角を有するビームを介して1つ以上の信号が送信されるように、所望のビーム仰角および方位角と関連付けられる入力ポートを選択してもよい。
904において、方法900は、第1層-第2層スイッチの制御入力ピンに制御信号を印加することを含み、第1層-第2層スイッチは、制御信号に基づいて、第1層2Dバトラーマトリックスの第1層出力ポートを第2層2Dバトラーマトリックスの第2層入力ポートの少なくともサブセットに選択的に接続するように構成可能である。たとえば、一態様において、UE104、モデム140、3Dバトラーマトリックス145、アレイアンテナ144、RFフロントエンド1088、トランシーバ1002、プロセッサ1012、および/またはメモリ1016が、第1層-第2層スイッチの制御入力ピンに制御信号を印加してもよく、第1層-第2層スイッチは、制御信号に基づいて、第1層2Dバトラーマトリックスの第1層出力ポートを第2層2Dバトラーマトリックスの第2層入力ポートの少なくともサブセットに選択的に接続するように構成可能である。したがって、一態様において、UE104、モデム140、3Dバトラーマトリックス145、アレイアンテナ144、RFフロントエンド1088、トランシーバ1002、プロセッサ1012、および/またはメモリ1016は、第1層-第2層スイッチの制御入力ピンに制御信号を印加するための手段を提供することができ、第1層-第2層スイッチは、制御信号に基づいて、第1層2Dバトラーマトリックスの第1層出力ポートを第2層2Dバトラーマトリックスの第2層入力ポートの少なくともサブセットに選択的に接続するように構成可能である。別の態様において、基地局102、モデム140、3Dバトラーマトリックス145、アレイアンテナ144、RFフロントエンド1288、トランシーバ1202、プロセッサ1212、および/またはメモリ1216が、第1層-第2層スイッチの制御入力ピンに制御信号を印加してもよく、第1層-第2層スイッチは、制御信号に基づいて、第1層2Dバトラーマトリックスの第1層出力ポートを第2層2Dバトラーマトリックスの第2層入力ポートの少なくともサブセットに選択的に接続するように構成可能である。したがって、一態様において、基地局102、モデム140、3Dバトラーマトリックス145、アレイアンテナ144、RFフロントエンド1288、トランシーバ1202、プロセッサ1212、および/またはメモリ1216は、第1層-第2層スイッチの制御入力ピンに制御信号を印加するための手段を提供することができ、第1層-第2層スイッチは、制御信号に基づいて、第1層2Dバトラーマトリックスの第1層出力ポートを第2層2Dバトラーマトリックスの第2層入力ポートの少なくともサブセットに選択的に接続するように構成可能である。
たとえば、一態様において、図1および図7を参照すると、UE104または基地局102のモデム140は、第1層-第2層スイッチ710が、第1層2Dバトラーマトリックス704の入力ポートにストリームが印加されるのに応答して、所望の方位角または仰角を有するビームを生成するために、第1層2Dバトラーマトリックス704の出力ポートを第2層2Dバトラーマトリックス706の入力ポートの少なくともサブセットに選択的に接続するように、第1層-第2層スイッチ710の制御入力ピン712に制御信号713を印加してもよい。たとえば、UE104または基地局102のモデム140は、第1層2Dバトラーマトリックス704の入力ポートに1つ以上のストリームを印加することによって、第2層2Dバトラーマトリックス706の出力ポート上でストリームの位相シフトされたバージョンが生成され、アレイアンテナ702のアンテナ素子703によって、所望の方位角または仰角を有するビームを介して1つ以上の信号が送信されるように、第1層-第2層スイッチ710の接続を制御するために所望のビーム仰角および方位角と関連付けられる制御信号712を印加してもよい。
906において、方法900は、アレイアンテナによって1つ以上のビームを介して1つ以上のストリームを送信または受信することをさらに含み、アレイアンテナは、複数のアンテナ素子を含み、複数のアンテナ素子の各々は、第2層2Dバトラーマトリックスの1つの出力ポートと関連付けられる。たとえば、一態様において、UE104、モデム140、3Dバトラーマトリックス145、アレイアンテナ144、RFフロントエンド1088、トランシーバ1002、プロセッサ1012、および/またはメモリ1016が、アレイアンテナによって1つ以上のビームを介して1つ以上のストリームを送信または受信してもよく、アレイアンテナは、複数のアンテナ素子を含み、複数のアンテナ素子の各々は、第2層2Dバトラーマトリックスの1つの出力ポートと関連付けられる。したがって、一態様において、UE104、モデム140、3Dバトラーマトリックス145、アレイアンテナ144、RFフロントエンド1088、トランシーバ1002、プロセッサ1012、および/またはメモリ1016は、アレイアンテナによって1つ以上のビームを介して1つ以上のストリームを送信または受信するための手段を提供することができ、アレイアンテナは、複数のアンテナ素子を含み、複数のアンテナ素子の各々は、第2層2Dバトラーマトリックスの1つの出力ポートと関連付けられる。別の態様において、基地局102、モデム140、3Dバトラーマトリックス145、アレイアンテナ144、RFフロントエンド1288、トランシーバ1202、プロセッサ1212、および/またはメモリ1216が、アレイアンテナによって1つ以上のビームを介して1つ以上のストリームを送信または受信してもよく、アレイアンテナは、複数のアンテナ素子を含み、複数のアンテナ素子の各々は、第2層2Dバトラーマトリックスの1つの出力ポートと関連付けられる。したがって、一態様において、基地局102、モデム140、3Dバトラーマトリックス145、アレイアンテナ144、RFフロントエンド1288、トランシーバ1202、プロセッサ1212、および/またはメモリ1216は、アレイアンテナによって1つ以上のビームを介して1つ以上のストリームを送信または受信するための手段を提供することができ、アレイアンテナは、複数のアンテナ素子を含み、複数のアンテナ素子の各々は、第2層2Dバトラーマトリックスの1つの出力ポートと関連付けられる。
たとえば、一態様において、図1および図7を参照すると、UE104または基地局102が、アレイアンテナ702によって1つ以上のビームを介して1つ以上のストリームを送信または受信してもよく、アレイアンテナ702は、複数のアンテナ素子703を含み、複数のアンテナ素子703の各々は、第2層2Dバトラーマトリックス706の1つの出力ポートと関連付けられる。
たとえば、1つの非限定的な例示的態様において、所望の方位角および所望の仰角を有するビームを介してストリームを送信するために、モデム140は、第1層バトラーマトリックス704の入力ポートを選択することができ、入力ポートは、所望のビーム方位角と関連付けられる。モデム140はまた、第1層-第2層スイッチ710の制御入力ピン712に制御信号713を印加することもでき、制御信号713は、所望のビーム仰角と関連付けられる。所望のビーム方位角と関連付けられる入力ポートを選択し、上記ビーム仰角と関連付けられる制御信号713を選択することによって、3Dバトラーマトリックス700は、互いに対する相対位相シフトを有し、アレイアンテナ702に所望の方位角および仰角を有するビームを生成させる信号を、第2層バトラーマトリックス706の出力ポート上に生成する。3Dバトラーマトリックス700はまた、相互性機能も提供する。すなわち、所望の方位角および所望の仰角を有するビームを介したストリームの送信のためにモデム140によって行われる同じ選択によってまた、3Dバトラーマトリックス700は、所望の方位角および所望の仰角を有するビームを介してストリームを受信するように、受信モードにおいても動作する。
図10を参照すると、UE104の実施態様の一例は様々な構成要素を含んでよく、そのうちのいくつかはすでに上記で説明されており、本明細書においてさらに説明されるが、1つ以上のバス1044を介して通信している1つ以上のプロセッサ1012およびメモリ1016およびトランシーバ1002などの構成要素を含み、そうした構成要素は、マルチアンテナワイヤレス通信におけるビームフォーミングに関連して本明細書において説明されている機能のうちの1つ以上を可能にするためにモデム140、アレイアンテナ144、および/または3Dバトラーマトリックス145と連携して動作し得る。図10において、3Dバトラーマトリックス145は、アレイアンテナ144をUE104のRFフロントエンド1088と結合するように構成および配置されている。ただし、本態様は、そのように限定されない。たとえば、代替的な態様において、3Dバトラーマトリックス145は、RFフロントエンド1088をトランシーバ1002と結合するように構成および配置されてもよい。
一態様では、1つ以上のプロセッサ1012は、モデム140を含むことができ、および/または、1つ以上のモデムプロセッサを使用するモデム140の一部であってもよい。したがって、ビームフォーミングを参照して本明細書において説明されている様々な機能は、モデム140および/またはプロセッサ1012に含まれてもよく、ある態様では、単一のプロセッサによって実行されてもよく、他の態様では、機能のうちの異なる機能が2つ以上の異なるプロセッサの組合せによって実行されてもよい。たとえば、一態様では、1つ以上のプロセッサ1012は、モデムプロセッサ、またはベースバンドプロセッサ、またはデジタル信号プロセッサ、または送信プロセッサ、または受信機プロセッサ、またはトランシーバ1002に関連するトランシーバプロセッサのうちのいずれか1つ、またはそれらの任意の組合せを含んでよい。他の態様では、ビームフォーミングを参照して本明細書において説明されている1つ以上のプロセッサ1012および/またはモデム140の特徴のうちのいくつかは、トランシーバ1002によって実行され得る。
また、メモリ1016は、本明細書で使用するデータおよび/または少なくとも1つのプロセッサ1012によって実行されるアプリケーション1075のローカルバージョンを記憶するように構成され得る。メモリ1016は、ランダムアクセスメモリ(RAM)、読取り専用メモリ(ROM)、テープ、磁気ディスク、光ディスク、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、およびそれらの任意の組合せなどの、コンピュータまたは少なくとも1つのプロセッサ1012によって使用可能な任意のタイプのコンピュータ可読媒体を含むことができる。ある態様では、たとえば、メモリ1016は、UE104が本明細書において説明されているビームフォーミング機能を実行するために少なくとも1つのプロセッサ1012を動作させているとき、1つ以上のコンピュータ実行可能コード、ならびに/またはそれと関連付けられるデータを記憶した非一時的コンピュータ可読記憶媒体であってもよい。
トランシーバ1002は、少なくとも1つの受信機1006と少なくとも1つの送信機1008とを含み得る。受信機1006は、データを受信するためにプロセッサによって実行可能なハードウェア、ファームウェア、および/またはソフトウェアコードを含むことができ、コードは命令を含み、メモリ(たとえば、コンピュータ可読媒体)に記憶される。受信機1006は、たとえば、無線周波数(RF)受信機であり得る。ある態様では、受信機1006は、少なくとも1つの基地局102によって送信された信号を受信し得る。加えて、受信機1006は、そのような受信信号を処理することができ、限定はされないが、Ec/Io、信号対雑音比(SNR)、基準信号受信電力(RSRP)、受信信号強度インジケータ(RSSI)などの、信号の測定値を取得することもできる。送信機1008は、データを送信するためにプロセッサによって実行可能なハードウェア、ファームウェア、および/またはソフトウェアコードを含むことができ、コードは命令を備え、メモリ(たとえば、コンピュータ可読媒体)に記憶される。送信機1008の好適な例は、限定はしないが、RF送信機を含んでよい。
その上、一態様では、UE104は、3Dバトラーマトリックス145と通信して動作し得るRFフロントエンド1088と、1つ以上のアンテナ144と、無線送信、たとえば、少なくとも1つの基地局102によって送信されるワイヤレス通信またはUE104によって送信されるワイヤレス送信を受信および送信するための、トランシーバ1002とを含んでよい。RFフロントエンド1088は、3Dバトラーマトリックス145を介して1つ以上のアンテナ144に接続されてよく、RF信号を送信および受信するための、1つ以上の低雑音増幅器(LNA)1090、1つ以上のスイッチ1092、1つ以上の電力増幅器(PA)1098、および1つ以上のフィルタ1096を含むことができる。
一態様では、LNA1090は、所望の出力レベルで受信信号を増幅することができる。一態様では、各LNA1090は、指定された最小および最大の利得値を有し得る。一態様では、RFフロントエンド1088は、特定の適用例の所望の利得値に基づいて特定のLNA1090およびその指定された利得値を選択するために、1つ以上のスイッチ1092を使用し得る。
さらに、たとえば、1つ以上のPA1098は、RF出力の信号を所望の出力電力レベルで増幅するために、RFフロントエンド1088によって使用され得る。一態様では、各PA1098は、指定された最小および最大の利得値を有し得る。一態様では、RFフロントエンド1088は、特定の適用例の所望の利得値に基づいて特定のPA1098およびその指定された利得値を選択するために、1つ以上のスイッチ1092を使用し得る。
また、たとえば、受信信号をフィルタリングして入力RF信号を取得するために、1つ以上のフィルタ1096がRFフロントエンド1088によって使用され得る。同様に、一態様では、たとえば、送信用の出力信号を生成するためにそれぞれのPA1098からの出力をフィルタリングするために、それぞれのフィルタ1096が使用され得る。一態様では、各フィルタ1096は、特定のLNA1090および/またはPA1098に接続され得る。一態様では、RFフロントエンド1088は、トランシーバ1002および/またはプロセッサ1012によって指定された構成に基づいて、指定されたフィルタ1096、LNA1090、および/またはPA1098を使用して送信経路または受信経路を選択するために、1つ以上のスイッチ1092を使用することができる。
したがって、トランシーバ1002は、3Dバトラーマトリックス145およびRFフロントエンド1088を介して1つ以上のアンテナ144を通してワイヤレス信号を送信および受信するように構成され得る。一態様では、UE104が、たとえば、1つ以上の基地局102、または1つ以上の基地局102に関連する1つ以上のセルと通信できるように、トランシーバ1002は指定された周波数において動作するように同調され得る。一態様では、たとえば、モデム140は、UE104のUE構成、およびモデム140によって使用される通信プロトコルに基づいて、指定された周波数および電力レベルで動作するようにトランシーバ1002を構成することができる。
一態様では、モデム140は、マルチバンドマルチモードモデムとすることができ、このモデムは、デジタルデータがトランシーバ1002を使用して送られ、受信されるように、デジタルデータを処理し、トランシーバ1002と通信することができる。一態様では、モデム140はマルチバンドであり得、また特定の通信プロトコルのために複数の周波数帯域をサポートするように構成され得る。一態様では、モデム140はマルチモードであり得、また複数の動作ネットワークおよび通信プロトコルをサポートするように構成され得る。ある態様では、モデム140は、指定されたモデム構成に基づいてネットワークからの信号の送信および/または受信を可能にするために、UE104の1つ以上の構成要素(たとえば、RFフロントエンド1088、トランシーバ1002、3Dバトラーマトリックス145)を制御することができる。ある態様では、モデム構成は、モデムのモードおよび使用中の周波数帯域に基づき得る。別の態様では、モデム構成は、セル選択の間および/またはセル再選択の間にネットワークによって提供されるような、UE104と関連付けられるUE構成情報に基づき得る。
ある態様では、プロセッサ1012は、下記において図11のUE1150に関して説明されるプロセッサのうちの1つ以上に対応し得る。同様に、メモリ1016は、下記において図11のUE1150に関して説明されるメモリに対応し得る。
1つの構成において、UE104またはUE1150は、UEによるマルチアンテナワイヤレス通信のための添付の特許請求項のいずれかを実施するための手段を含む、マルチアンテナワイヤレス通信のための装置であってもよい。上述の手段は、上述の手段によって列挙された機能を実行するように構成される、UE104の上述の構成要素および/またはUE104のプロセッサ1012のうちの1つ以上であってもよい。上記で説明したように、プロセッサ1012は、図11を参照して後述するUE1150のTXプロセッサ1168と、RXプロセッサ1156と、コントローラ/プロセッサ1159とを含んでもよい。したがって、一構成では、上述の手段は、上述の手段によって列挙された機能を実行するように構成されたTXプロセッサ1168、RXプロセッサ1156、およびコントローラ/プロセッサ1159であってもよい。
図11は、アクセスネットワークの中のUE1150と通信している基地局1110のブロック図であり、基地局1110は、基地局102の例示的な実施態様であってもよく、UE1150は、UE104の例示的な実施態様であってもよい。図11には示されていないが、いくつかの態様において、基地局1110は、様々な態様を参照して本明細書において説明されているような、基地局1110の複数のアンテナ1120を基地局1110のトランシーバ1118と結合するように構成および配置されている3Dバトラーマトリックスおよび/またはRFフロントエンドを含んでもよい。同様に、図11には示されていないが、いくつかの態様において、UE1150は、様々な態様を参照して本明細書において説明されているような、UE1150の複数のアンテナ1152をUE1150のトランシーバ1154と結合するように構成および配置されている3Dバトラーマトリックスおよび/またはRFフロントエンドを含んでもよい。
DLでは、EPC160からのIPパケットが、コントローラ/プロセッサ1175に提供され得る。コントローラ/プロセッサ1175は、レイヤ3機能およびレイヤ2機能を実施する。レイヤ3は、無線リソース制御(RRC)レイヤを含み、レイヤ2は、サービスデータ適合プロトコル(SDAP)レイヤ、パケットデータコンバージェンスプロトコル(PDCP)レイヤ、無線リンク制御(RLC)レイヤ、および媒体アクセス制御(MAC)レイヤを含む。コントローラ/プロセッサ1175は、システム情報(たとえば、MIB、SIB)のブロードキャスティング、RRC接続制御(たとえば、RRC接続ページング、RRC接続確立、RRC接続修正、およびRRC接続解放)、無線アクセス技術(RAT)間モビリティ、およびUE測定報告のための測定構成に関連する、RRCレイヤ機能と、ヘッダ圧縮/解凍、セキュリティ(暗号化、解読、完全性保護、完全性検証)、およびハンドオーバサポート機能に関連する、PDCPレイヤ機能と、上位レイヤパケットデータユニット(PDU)の転送、ARQを通じた誤り訂正、RLCサービスデータユニット(SDU)の連結、セグメンテーション、およびリアセンブリ、RLCデータPDUの再セグメンテーション、ならびにRLCデータPDUの並べ替えに関連する、RLCレイヤ機能と、論理チャネルとトランスポートチャネルとの間のマッピング、トランスポートブロック(TB)上へのMAC SDUの多重化、TBからのMAC SDUの逆多重化、スケジューリング情報報告、HARQを通じた誤り訂正、優先度処理、および論理チャネル優先順位付けに関連する、MACレイヤ機能とを提供する。
送信(TX)プロセッサ1116および受信(RX)プロセッサ1170は、様々な信号処理機能に関連付けられたレイヤ1機能性を実装する。物理(PHY)レイヤを含むレイヤ1は、トランスポートチャネル上の誤り検出、トランスポートチャネルの前方誤り訂正(FEC)コーディング/復号、インターリービング、レートマッチング、物理チャネル上へのマッピング、物理チャネルの変調/復調、およびMIMOアンテナ処理を含み得る。TXプロセッサ1116は、様々な変調方式(たとえば、2位相シフトキーイング(BPSK)、4位相シフトキーイング(QPSK)、M位相シフトキーイング(M-PSK)、M相直交振幅変調(M-QAM))に基づく信号コンスタレーションへのマッピングを扱う。次いで、コード化および被変調シンボルは、並列ストリームに分離され得る。各ストリームは、次いで、時間領域OFDMシンボルストリームを搬送する物理チャネルを生成するために、OFDMサブキャリアにマッピングされ、時間領域および/または周波数領域において基準信号(たとえば、パイロット)と多重化され、次いで、逆高速フーリエ変換(IFFT)を使用して一緒に合成されることがある。OFDMストリームは、複数の空間ストリームを生成するために空間的にプリコーディングされる。チャネル推定器1174からのチャネル推定値は、コーディングおよび変調方式を判断するために、ならびに空間処理のために使われ得る。チャネル推定値は、UE1150によって送信された基準信号および/またはチャネル状態フィードバックから導出されてよい。各空間ストリームは、次いで、別個の送信機1118TXを介して異なるアンテナ1120に提供されることがある。各送信機1118TXは、送信のためにそれぞれの空間ストリームでRFキャリアを変調することがある。
UE1150において、各受信機1154RXは、そのそれぞれのアンテナ1152を通して信号を受信する。各受信機1154RXは、RFキャリア上に変調された情報を復元し、その情報を受信(RX)プロセッサ1156に供給する。TXプロセッサ1168およびRXプロセッサ1156は、様々な信号処理機能に関連付けられたレイヤ1機能を実装する。RXプロセッサ1156は、UE1150に向けられた任意の空間ストリームを復元するために、情報に対して空間処理を実行してもよい。複数の空間ストリームは、UE1150に向けられる場合、RXプロセッサ1156によって単一のOFDMシンボルストリームに合成され得る。RXプロセッサ1156は、次いで、高速フーリエ変換(FFT)を使用してOFDMシンボルストリームを時間領域から周波数領域に変換する。周波数領域信号は、OFDM信号のサブキャリアごとに別個のOFDMシンボルストリームを備える。各サブキャリア上のシンボル、および基準信号は、基地局1110によって送信された可能性が最も高い信号コンスタレーションポイントを決定することによって、復元および復調される。これらの軟判定は、チャネル推定器1158によって算出されたチャネル推定値に基づいてよい。軟判定は、次いで、復号およびデインターリーブされて、物理チャネル上で基地局1110によって最初に送信されたデータおよび制御信号を復元する。データおよび制御信号は、次いで、レイヤ3機能およびレイヤ2機能を実装するコントローラ/プロセッサ1159に提供される。
コントローラ/プロセッサ1159は、プログラムコードおよびデータを記憶するメモリ1160に関連付けられ得る。メモリ1160は、コンピュータ可読媒体と呼ばれる場合がある。ULでは、コントローラ/プロセッサ1159が、EPC160からのIPパケットを復元するために、トランスポートチャネルと論理チャネルとの間の逆多重化、パケットリアセンブリ、解読、ヘッダ解凍、および制御信号処理を行う。コントローラ/プロセッサ1159はまた、HARQ動作をサポートするために、ACKおよび/またはNACKプロトコルを使用する誤り検出を担当する。
基地局1110によるDL送信に関して説明した機能と同様に、コントローラ/プロセッサ1159は、システム情報(たとえば、MIB、SIB)収集、RRC接続、および測定報告に関連する、RRCレイヤ機能と、ヘッダ圧縮/解凍およびセキュリティ(暗号化、解読、完全性保護、完全性検証)に関連する、PDCPレイヤ機能と、上位レイヤPDUの転送、ARQを通じた誤り訂正、RLC SDUの連結、セグメンテーション、およびリアセンブリ、RLCデータPDUの再セグメンテーション、ならびにRLCデータPDUの並べ替えに関連する、RLCレイヤ機能と、論理チャネルとトランスポートチャネルとの間のマッピング、TB上へのMAC SDUの多重化、TBからのMAC SDUの逆多重化、スケジューリング情報報告、HARQを通じた誤り訂正、優先度処理、および論理チャネル優先順位付けに関連する、MACレイヤ機能とを提供する。
基地局1110によって送信された基準信号またはフィードバックからチャネル推定器1158によって導出されるチャネル推定値は、適切なコーディングおよび変調方式を選択するために、かつ空間処理を容易にするために、TXプロセッサ1168によって使用され得る。TXプロセッサ1168によって生成された空間ストリームは、別個の送信機1154TXを介して異なるアンテナ1152に提供され得る。各送信機1154TXは、送信のためにそれぞれの空間ストリームでRFキャリアを変調し得る。
UL送信は、UE1150における受信機機能に関して説明した方式と同様の方式で基地局1110において処理される。各受信機1118RXは、そのそれぞれのアンテナ1120を通じて信号を受信する。各レシーバ1118RXは、RFキャリア上に変調された情報を復元し、その情報をRXプロセッサ1170に提供する。
コントローラ/プロセッサ1175は、プログラムコードおよびデータを記憶するメモリ1176に関連付けられ得る。メモリ1176は、コンピュータ可読媒体と呼ばれる場合がある。ULでは、コントローラ/プロセッサ1175が、UE1150からのIPパケットを復元するために、トランスポートチャネルと論理チャネルとの間の逆多重化、パケットリアセンブリ、解読、ヘッダ解凍、制御信号処理を行う。コントローラ/プロセッサ1175からのIPパケットは、EPC160に提供されてもよい。コントローラ/プロセッサ1175はまた、ACKおよび/またはNACKプロトコルを使用してHARQ動作をサポートする誤り検出を担う。
TXプロセッサ1168、RXプロセッサ1156、およびコントローラ/プロセッサ1159のうちの少なくとも1つが、図1のマルチアンテナワイヤレス通信におけるビームフォーミングに関連した態様を実施するように構成され得る。
TXプロセッサ1116、RXプロセッサ1170、およびコントローラ/プロセッサ1175のうちの少なくとも1つが、図1のマルチアンテナワイヤレス通信におけるビームフォーミングに関連した態様を実施するように構成され得る。
図12を参照すると、基地局102の実施態様の一例は様々な構成要素を含んでよく、そのうちのいくつかはすでに上記で説明されており、本明細書においてさらに説明されるが、1つ以上のバス1244を介して通信している1つ以上のプロセッサ1212およびメモリ1216およびトランシーバ1202などの構成要素を含み、そうした構成要素は、マルチアンテナワイヤレス通信におけるビームフォーミングに関連して本明細書において説明されている機能のうちの1つ以上を可能にするためにモデム140、アレイアンテナ144、および/または3Dバトラーマトリックス145と連携して動作し得る。図12において、3Dバトラーマトリックス145は、アレイアンテナ144を基地局102のRFフロントエンド1288と結合するように構成および配置されている。ただし、本態様は、そのように限定されない。たとえば、代替的な態様において、3Dバトラーマトリックス145は、RFフロントエンド1288をトランシーバ1202と結合するように構成および配置されてもよい。
一態様では、1つ以上のプロセッサ1212は、モデム140を含むことができ、および/または、1つ以上のモデムプロセッサを使用するモデム140の一部であってもよい。したがって、ビームフォーミングを参照して本明細書において説明されている様々な機能は、モデム140および/またはプロセッサ1212に含まれてもよく、ある態様では、単一のプロセッサによって実行されてもよく、他の態様では、機能のうちの異なる機能が2つ以上の異なるプロセッサの組合せによって実行されてもよい。たとえば、一態様では、1つ以上のプロセッサ1212は、モデムプロセッサ、またはベースバンドプロセッサ、またはデジタル信号プロセッサ、または送信プロセッサ、または受信機プロセッサ、またはトランシーバ1202に関連するトランシーバプロセッサのうちのいずれか1つ、またはそれらの任意の組合せを含んでよい。他の態様では、ビームフォーミングを参照して本明細書において説明されている1つ以上のプロセッサ1212および/またはモデム140の特徴のうちのいくつかは、トランシーバ1202によって実行され得る。
また、メモリ1216は、本明細書で使用するデータおよび/または少なくとも1つのプロセッサ1212によって実行されるアプリケーション1275のローカルバージョンを記憶するように構成され得る。メモリ1216は、ランダムアクセスメモリ(RAM)、読取り専用メモリ(ROM)、テープ、磁気ディスク、光ディスク、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、およびそれらの任意の組合せなどの、コンピュータまたは少なくとも1つのプロセッサ1212によって使用可能な任意のタイプのコンピュータ可読媒体を含むことができる。ある態様では、たとえば、メモリ1216は、基地局102が本明細書において説明されているビームフォーミング機能を実行するために少なくとも1つのプロセッサ1212を動作させているとき、1つ以上のコンピュータ実行可能コード、ならびに/またはそれと関連付けられるデータを記憶した非一時的コンピュータ可読記憶媒体であってもよい。
トランシーバ1202は、少なくとも1つの受信機1206と少なくとも1つの送信機1208とを含み得る。受信機1206は、データを受信するためにプロセッサによって実行可能なハードウェア、ファームウェア、および/またはソフトウェアコードを含むことができ、コードは命令を含み、メモリ(たとえば、コンピュータ可読媒体)に記憶される。受信機1206は、たとえば、無線周波数(RF)受信機であり得る。一態様では、受信機1206は、少なくとも1つのUE104によって送信された信号を受信し得る。加えて、受信機1206は、そのような受信信号を処理することができ、限定はされないが、Ec/Io、信号対雑音比(SNR)、基準信号受信電力(RSRP)、受信信号強度インジケータ(RSSI)などの、信号の測定値を取得することもできる。送信機1208は、データを送信するためにプロセッサによって実行可能なハードウェア、ファームウェア、および/またはソフトウェアコードを含むことができ、コードは命令を備え、メモリ(たとえば、コンピュータ可読媒体)に記憶される。送信機1208の好適な例は、限定はしないが、RF送信機を含み得る。
その上、一態様では、基地局102は、3Dバトラーマトリックス145と通信して動作し得るRFフロントエンド1288と、1つ以上のアンテナ144と、無線送信、たとえば、他の基地局102によって送信されるワイヤレス通信またはUE104によって送信されるワイヤレス送信を受信および送信するための、トランシーバ1202とを含んでよい。RFフロントエンド1288は、3Dバトラーマトリックス145を介して1つ以上のアンテナ144に接続されてよく、RF信号を送信および受信するための、1つ以上の低雑音増幅器(LNA)1290、1つ以上のスイッチ1292、1つ以上の電力増幅器(PA)1298、および1つ以上のフィルタ1296を含むことができる。
一態様では、LNA1290は、所望の出力レベルで受信信号を増幅することができる。一態様では、各LNA1290は、指定された最小および最大の利得値を有し得る。一態様では、RFフロントエンド1288は、特定の適用例に対する所望の利得値に基づいて特定のLNA1290および指定されたその利得値を選択するために、1つ以上のスイッチ1292を使用してよい。
さらに、所望の出力電力レベルでRF出力用の信号を増幅するために、たとえば、1つ以上のPA1298がRFフロントエンド1288によって使用されてよい。一態様では、各PA1298は、指定された最小および最大の利得値を有してよい。一態様では、RFフロントエンド1288は、特定のアプリケーションに対する所望の利得値に基づいて特定のPA1298および指定されたその利得値を選択するために、1つ以上のスイッチ1292を使用してよい。
また、たとえば、受信信号をフィルタリングして入力RF信号を取得するために、1つ以上のフィルタ1296がRFフロントエンド1288によって使用され得る。同様に、一態様では、それぞれのPA1298からの出力をフィルタ処理して送信用の出力信号を生成するために、たとえば、それぞれのフィルタ1296が使用され得る。一態様では、各フィルタ1296は、特定のLNA1290および/またはPA1298に接続され得る。一態様では、RFフロントエンド1288は、トランシーバ1202および/またはプロセッサ1212によって指定されるような構成に基づいて、指定されたフィルタ1296、LNA1290、および/またはPA1298を使用する送信経路または受信経路を選択するために、1つ以上のスイッチ1292を使用することができる。
したがって、トランシーバ1202は、3Dバトラーマトリックス145およびRFフロントエンド1288を介して1つ以上のアンテナ144を通してワイヤレス信号を送信および受信するように構成され得る。一態様では、基地局102が、たとえば、1つ以上のUE104、または1つ以上の他の基地局102に関連する1つ以上のセルと通信できるように、トランシーバ1202は指定された周波数において動作するように同調され得る。一態様では、たとえば、モデム140は、基地局102の基地局構成およびモデム140によって使用される通信プロトコルに基づいて、トランシーバ1202を指定された周波数および電力レベルで動作するように構成することができる。
一態様では、モデム140は、マルチバンドマルチモードモデムとすることができ、このモデムは、デジタルデータがトランシーバ1202を使用して送られ、受信されるように、デジタルデータを処理し、トランシーバ1202と通信することができる。一態様では、モデム140はマルチバンドであり得、また特定の通信プロトコルのために複数の周波数帯域をサポートするように構成され得る。一態様では、モデム140はマルチモードであり得、また複数の動作ネットワークおよび通信プロトコルをサポートするように構成され得る。ある態様では、モデム140は、指定されたモデム構成に基づいてネットワークからの信号の送信および/または受信を可能にするために、基地局102の1つ以上の構成要素(たとえば、RFフロントエンド1288、トランシーバ1202、3Dバトラーマトリックス145)を制御することができる。一態様では、モデム構成は、モデムのモードおよび使用中の周波数帯域に基づくことができる。別の態様では、モデム構成は、基地局102に関連付けられた基地局構成情報に基づき得る。
ある態様では、プロセッサ1212は、上記において図11の基地局1110に関して説明されるプロセッサのうちの1つ以上に対応し得る。同様に、メモリ1216は、上記において図11の基地局1110に関して説明されるメモリに対応し得る。
1つの構成において、基地局102または基地局1110は、基地局によるマルチアンテナワイヤレス通信のための添付の特許請求項のいずれかを実施するための手段を含む、マルチアンテナワイヤレス通信のための装置であってもよい。上述の手段は、上述の手段によって列挙された機能を実行するように構成される、基地局102の上述の構成要素および/または基地局102のプロセッサ1212のうちの1つ以上であってもよい。上記で説明したように、プロセッサ1212は、図11を参照して上述した基地局1110のTXプロセッサ1116と、RXプロセッサ1170と、コントローラ/プロセッサ1175とを含んでもよい。したがって、一構成では、上述の手段は、上述の手段によって列挙された機能を実行するように構成されたTXプロセッサ1116、RXプロセッサ1170、およびコントローラ/プロセッサ1175であってもよい。
いくつかのさらなる例示的な実施態様
マルチアンテナワイヤレス通信のための例示的な装置であって、第1層入力ポートおよび第1層出力ポートを有する第1層2次元(2D)バトラーマトリックスと、第2層入力ポートおよび第2層出力ポートを有する第2層2Dバトラーマトリックスと、第1層-第2層スイッチであり、第1層-第2層スイッチの制御入力ピンに印加される制御信号に基づいて、第1層2Dバトラーマトリックスの第1層出力ポートを第2層2Dバトラーマトリックスの第2層入力ポートの少なくともサブセットに選択的に接続するように構成可能である、第1層-第2層スイッチとを備える、装置。
第1層2Dバトラーマトリックスおよび第2層2Dバトラーマトリックスの各々が、入力ポートおよび出力ポートを有する少なくとも1つのバトラーマトリックスを備え、少なくとも1つのバトラーマトリックスが、入力ポートの各々のアクティブ化に応答して、隣接する出力ポート間の均一な位相分布および一定の位相差で出力ポートのすべてをアクティブ化するように動作可能であり、少なくとも1つのバトラーマトリックスの異なる入力ポートが、アクティブ化されると、少なくとも1つのバトラーマトリックスの出力ポート上で異なる位相パターンを引き起こす、上記の例示的な装置。
上記装置が、アレイアンテナをさらに備え、アレイアンテナは、複数のアンテナ素子を含み、複数のアンテナ素子の各々が、第2層2Dバトラーマトリックスの1つの出力ポートと関連付けられる、上記の例示的な装置のいずれか。
複数のアンテナ素子の各々が、1つ以上のスイッチまたは増幅器を備える構成可能回路を介して第2層2Dバトラーマトリックスの出力ポートと結合されており、構成可能回路が、アレイアンテナによる信号受信のための受信モードに構成可能であり、アレイアンテナによる信号送信のための送信モードにも構成可能である、上記の例示的な装置のいずれか。
アレイアンテナによる1つ以上のビームを介した1つ以上のストリームの通信のために第1層2Dバトラーマトリックスの1つ以上の入力ポートを選択するように動作可能なモデムをさらに備える、上記の例示的な装置のいずれか。
1つ以上のストリームを出力するための送信機として動作可能であり、または、1つ以上のストリームを入力するための受信機として動作可能であるトランシーバをさらに備える、上記の例示的な装置のいずれか。
第1層2Dバトラーマトリックスの異なる入力ポートが、異なるビーム方位角または仰角に対応し、モデムが、所望のビーム方位角または仰角と関連付けられる1つ以上の入力ポートを選択するようにさらに動作可能である、上記の例示的な装置のいずれか。
モデムが、第1層-第2層スイッチの制御入力ピンに制御信号を印加するようにさらに動作可能であり、制御信号が、所望のビーム方位角または仰角と関連付けられる、上記の例示的な装置のいずれか。
第1層2Dバトラーマトリックスが、単一のバトラーマトリックスを含み、第2層2Dバトラーマトリックスが、複数のバトラーマトリックスを含み、単一のバトラーマトリックスの各入力ポートが、異なるビーム方位角または仰角と関連付けられる、上記の例示的な装置のいずれか。
モデムが、第1層-第2層スイッチの制御入力ピンに制御信号を印加するようにさらに動作可能であり、制御信号が、所望のビーム方位角または仰角を示し、制御信号が、第1層2Dバトラーマトリックスの出力ポートを第2層2Dバトラーマトリックス内の各バトラーマトリックスの1つの選択された入力ポートに接続するように、第1層-第2層スイッチを制御する、上記の例示的な装置のいずれか。
モデムが、任意の所与の時点において、1つのみのビーム方位角または仰角に対応する、単一のバトラーマトリックスの1つのみの入力ポートを選択するように動作可能である、上記の例示的な装置のいずれか。
モデムが、2つ以上のビーム方位角または仰角に対応する、単一のバトラーマトリックスの入力ポートのうちの2つ以上を選択するように動作可能である、上記の例示的な装置のいずれか。
モデムが、第1層-第2層スイッチの制御入力ピンに制御信号を印加するように動作可能であり、制御信号が、第2層2Dバトラーマトリックス内の各バトラーマトリックス内の1つのみの入力ポートと関連付けられる1つのみのビーム方位角または仰角を示す、上記の例示的な装置のいずれか。
モデムが、第1層-第2層スイッチの制御入力ピンに制御信号を印加するようにさらに動作可能であり、制御信号が、第2層2Dバトラーマトリックス内の各バトラーマトリックス内の2つ以上の入力ポートと関連付けられる2つ以上のビーム方位角または仰角を示す、上記の例示的な装置のいずれか。
装置が、基地局またはユーザ機器(UE)を含む、上記の例示的な装置のいずれか。
マルチアンテナワイヤレス通信の例示的な方法であって、アレイアンテナによる1つ以上のビームを介した1つ以上のストリームの通信のために第1層二次元(2D)バトラーマトリックスの1つ以上の入力ポートを選択することと、第1層-第2層スイッチの制御入力ピンに制御信号を印加することであり、第1層-第2層スイッチは、制御信号に基づいて、第1層2Dバトラーマトリックスの第1層出力ポートを第2層2Dバトラーマトリックスの第2層入力ポートの少なくともサブセットに選択的に接続するように構成可能である、制御信号を印加することと、アレイアンテナによって1つ以上のビームを介して1つ以上のストリームを送信または受信することであり、アレイアンテナは、複数のアンテナ素子を含み、複数のアンテナ素子の各々は、第2層2Dバトラーマトリックスの1つの出力ポートと関連付けられる、送信または受信することとを含む、方法。
マルチアンテナワイヤレス通信のための上記の装置のいずれかの動作をさらに含む、上記の例示的な方法。
装置であって、トランシーバと、命令を記憶するように構成されたメモリと、トランシーバおよびメモリに通信可能に結合された1つ以上のプロセッサとを備え、1つ以上のプロセッサは、マルチアンテナワイヤレス通信の上記の方法のいずれかの動作を実施するための命令を実行するように構成されている、装置。
ワイヤレス通信のための装置であって、マルチアンテナワイヤレス通信の上記の方法のいずれかの動作を実施するための手段を備える、装置。
マルチアンテナワイヤレス通信の上記の方法のいずれかの動作を実施するために1つ以上のプロセッサによって実行可能なコードを備える、コンピュータ可読記録媒体。
開示するプロセス/フローチャートにおけるブロックの特定の順序または階層が例示的な手法の例示であることが理解される。設計選好に基づいて、プロセス/フローチャートにおけるブロックの特定の順序または階層が並べ替えられてよいことが理解される。さらに、いくつかのブロックが組み合わせられてよく、または省略されてもよい。添付の方法請求項は、様々なブロックの要素を例示的な順序で提示しており、提示された特定の順序または階層に限定されるものでない。
上記の説明は、本明細書で説明した様々な態様を任意の当業者が実践することを可能にするように提供される。これらの態様に対する様々な修正は当業者には容易に明らかであり、本明細書で定義する一般原理は他の態様に適用され得る。したがって、特許請求の範囲は、本明細書に示される態様に限定することは意図されず、クレーム文言に矛盾しない最大の範囲を与えられるべきであり、単数形での要素への言及は、そのように明記されていない限り、「唯一無二の」を意味するものではなく、「1つ以上の」を意味するものである。「例示的」という語は、本明細書において、「例、事例、または例示として働くこと」を意味するために使用される。「例示的」として本明細書で説明するいかなる態様も、必ずしも他の態様よりも好ましいかまたは有利であると解釈されるべきではない。別段に明記されていない限り、「いくつかの」という用語は1つ以上を指す。「A、B、またはCのうちの少なくとも1つ」、「A、B、またはCのうちの1つ以上」、「A、B、およびCのうちの少なくとも1つ」、「A、B、およびCのうちの1つ以上」、および「A、B、C、またはそれらの任意の組合せ」などの組合せは、A、B、および/またはCの任意の組合せを含み、複数のA、複数のB、または複数のCを含み得る。具体的には、「A、B、またはCのうちの少なくとも1つ」、「A、B、またはCのうちの1つ以上」、「A、B、およびCのうちの少なくとも1つ」、「A、B、およびCのうちの1つ以上」、および「A、B、C、またはそれらの任意の組合せ」などの組合せは、Aのみ、Bのみ、Cのみ、AおよびB、AおよびC、BおよびC、またはAおよびBおよびCであってもよく、任意のそのような組合せは、A、B、またはCのうちの1つ以上のメンバーを含み得る。当業者に知られているか、または後に知られることになる、本開示全体を通じて説明された様々な態様の要素に対するすべての構造的および機能的均等物が、参照により本明細書に明確に組み込まれ、特許請求の範囲によって包含されることが意図される。その上、本明細書で開示されたものはいずれも、そのような開示が特許請求の範囲において明示的に列挙されているかどうかにかかわらず、公に供されるものではないことが意図される。「モジュール」、「機構」、「要素」、「デバイス」などの語は、「手段」という語の代用ではないことがある。したがって、特許請求の範囲のいかなる要素も、その要素が「のための手段」という句を使用して明確に記載されていない限り、ミーンズプラスファンクションとして解釈されるべきではない。
100 ワイヤレス通信システムおよびアクセスネットワーク
102 基地局
102' スモールセル
104 UE
110 地理的カバレージエリア
110' カバレージエリア
120 通信リンク
132 バックホールリンク
134 バックホールリンク
140 モデム
141 第1層2Dバトラーマトリックス
142 第1層-第2層スイッチ
143 第2層2Dバトラーマトリックス
144 2Dアレイアンテナ
145 3Dバトラーマトリックス
150 AP
152 STA
154 通信リンク
158 D2D通信リンク
160 EPC
162 MME
164 MME
166 サービングゲートウェイ
168 MBMSゲートウェイ
170 BM-SC
172 PDNゲートウェイ
174 ホーム加入者サーバ
176 IPサービス
180 gNB
182 ビームフォーミング
182' 送信方向
182'' 受信方向
184 バックホールリンク
190 コアネットワーク
192 AMF
193 AMF
194 SMF
195 UPF
196 UDM
197 IPサービス
300 4×4バトラーマトリックス
304 ハイブリッドカプラ
306 クロスオーバ
308 入力ポート
310 出力ポート
312 アンテナ素子
314 アレイアンテナ
316 所望のビーム
400 3Dバトラーマトリックス
402 4×4アレイアンテナ
403 アンテナ素子
404 第1層2Dバトラーマトリックス
406 第2層2Dバトラーマトリックス
408 4×4バトラーマトリックス
600 3Dバトラーマトリックス
602 16×4 URA
603 アンテナ素子
604 第2層2Dバトラーマトリックス
606 第1層2Dバトラーマトリックス
610 4×4バトラーマトリックス
700 3Dバトラーマトリックス
702 4×4アレイアンテナ
703 アンテナ素子
704 第1層2Dバトラーマトリックス
706 第2層2Dバトラーマトリックス
708 4×4バトラーマトリックス
710 第1層-第2層スイッチ
712 制御入力ピン
713 制御信号
800 3Dバトラーマトリックス
802 16×4 URA
804 第2層2Dバトラーマトリックス
806 第1層2Dバトラーマトリックス
808 16×16バトラーマトリックス
812 第1層-第2層スイッチ
814 制御入力ピン
1002 トランシーバ
1006 受信機
1008 送信機
1012 プロセッサ
1016 メモリ
1044 バス
1075 アプリケーション
1088 RFフロントエンド
1090 LNA
1092 スイッチ
1096 フィルタ
1098 PA
1110 基地局
1116 TXプロセッサ
1118 トランシーバ
1118TX トランスミッタ
1118RX レシーバ
1120 アンテナ
1150 UE
1152 アンテナ
1154 トランシーバ
1154RX 受信機
1154TX 送信機
1156 RXプロセッサ
1158 チャネル推定器
1159 コントローラ/プロセッサ
1160 メモリ
1168 TXプロセッサ
1170 RXプロセッサ
1175 コントローラ/プロセッサ
1176 メモリ
1202 トランシーバ
1206 受信機
1208 送信機
1212 プロセッサ
1216 メモリ
1224 バス
1288 RFフロントエンド
1290 LNA
1292 スイッチ
1296 フィルタ
1298 PA

Claims (20)

  1. マルチアンテナワイヤレス通信のための装置であって、
    第1層入力ポートおよび第1層出力ポートを有する第1層2次元(2D)バトラーマトリックスと、
    第2層入力ポートおよび第2層出力ポートを有する第2層2Dバトラーマトリックスと、
    第1層-第2層スイッチであり、前記第1層-第2層スイッチの制御入力ピンに印加される制御信号に基づいて、前記第1層2Dバトラーマトリックスの前記第1層出力ポートを前記第2層2Dバトラーマトリックスの前記第2層入力ポートの少なくともサブセットに選択的に接続するように構成可能である、第1層-第2層スイッチと
    を備える、装置。
  2. 前記第1層2Dバトラーマトリックスおよび前記第2層2Dバトラーマトリックスの各々が、入力ポートおよび出力ポートを有する少なくとも1つのバトラーマトリックスを備え、前記少なくとも1つのバトラーマトリックスが、前記入力ポートの各々のアクティブ化に応答して、隣接する出力ポート間の均一な位相分布および一定の位相差で前記出力ポートのすべてをアクティブ化するように動作可能であり、前記少なくとも1つのバトラーマトリックスの異なる入力ポートが、アクティブ化されると、前記少なくとも1つのバトラーマトリックスの前記出力ポート上で異なる位相パターンを引き起こす、請求項1に記載の装置。
  3. 前記装置が、アレイアンテナをさらに備え、前記アレイアンテナが複数のアンテナ素子を含み、前記複数のアンテナ素子の各々が、前記第2層2Dバトラーマトリックスの1つの出力ポートと関連付けられる、請求項2に記載の装置。
  4. 前記複数のアンテナ素子の各々が、1つ以上のスイッチまたは増幅器を備える構成可能回路を介して前記第2層2Dバトラーマトリックスの出力ポートと結合されており、前記構成可能回路が、前記アレイアンテナによる信号受信のための受信モードに構成可能であり、前記アレイアンテナによる信号送信のための送信モードにも構成可能である、請求項3に記載の装置。
  5. 前記アレイアンテナによる1つ以上のビームを介した1つ以上のストリームの通信のために前記第1層2Dバトラーマトリックスの1つ以上の入力ポートを選択するように動作可能なモデムをさらに備える、請求項3に記載の装置。
  6. 前記1つ以上のストリームを出力するための送信機として動作可能であり、または、前記1つ以上のストリームを入力するための受信機として動作可能であるトランシーバをさらに備える、請求項5に記載の装置。
  7. 前記第1層2Dバトラーマトリックスの異なる入力ポートが、異なるビーム方位角または仰角に対応し、前記モデムが、所望のビーム方位角または仰角と関連付けられる前記1つ以上の入力ポートを選択するようにさらに動作可能である、請求項5に記載の装置。
  8. 前記モデムが、前記第1層-第2層スイッチの前記制御入力ピンに制御信号を印加するようにさらに動作可能であり、前記制御信号が、所望のビーム方位角または仰角と関連付けられる、請求項5に記載の装置。
  9. 前記第1層2Dバトラーマトリックスが、単一のバトラーマトリックスを含み、前記第2層2Dバトラーマトリックスが、複数のバトラーマトリックスを含み、前記単一のバトラーマトリックスの各入力ポートが、異なるビーム方位角または仰角と関連付けられる、請求項5に記載の装置。
  10. 前記モデムが、前記第1層-第2層スイッチの前記制御入力ピンに制御信号を印加するようにさらに動作可能であり、前記制御信号が、所望のビーム方位角または仰角を示し、前記制御信号が、前記第1層2Dバトラーマトリックスの出力ポートを前記第2層2Dバトラーマトリックス内の各バトラーマトリックスの1つの選択された入力ポートに接続するように、前記第1層-第2層スイッチを制御する、請求項9に記載の装置。
  11. 前記モデムが、任意の所与の時点において、1つのみのビーム方位角または仰角に対応する、前記単一のバトラーマトリックスの1つのみの入力ポートを選択するように動作可能である、請求項9に記載の装置。
  12. 前記モデムが、2つ以上のビーム方位角または仰角に対応する、前記単一のバトラーマトリックスの前記入力ポートのうちの2つ以上を選択するように動作可能である、請求項9に記載の装置。
  13. 前記モデムが、前記第1層-第2層スイッチの前記制御入力ピンに制御信号を印加するように動作可能であり、前記制御信号が、前記第2層2Dバトラーマトリックス内の各バトラーマトリックス内の1つのみの入力ポートと関連付けられる1つのみのビーム方位角または仰角を示す、請求項9に記載の装置。
  14. 前記モデムが、前記第1層-第2層スイッチの前記制御入力ピンに制御信号を印加するようにさらに動作可能であり、前記制御信号が、前記第2層2Dバトラーマトリックス内の各バトラーマトリックス内の2つ以上の入力ポートと関連付けられる2つ以上のビーム方位角または仰角を示す、請求項9に記載の装置。
  15. 前記装置が基地局を含む、請求項1に記載の装置。
  16. 前記装置がユーザ機器(UE)を含む、請求項1に記載の装置。
  17. マルチアンテナワイヤレス通信の方法であって、
    アレイアンテナによる1つ以上のビームを介した1つ以上のストリームの通信のために第1層二次元(2D)バトラーマトリックスの1つ以上の入力ポートを選択するステップと、
    第1層-第2層スイッチの制御入力ピンに制御信号を印加するステップであり、前記第1層-第2層スイッチが、前記制御信号に基づいて、前記第1層2Dバトラーマトリックスの第1層出力ポートを第2層2Dバトラーマトリックスの第2層入力ポートの少なくともサブセットに選択的に接続するように構成可能である、制御信号を印加するステップと、
    アレイアンテナによって1つ以上のビームを介して1つ以上のストリームを送信または受信するステップであり、前記アレイアンテナが、複数のアンテナ素子を含み、前記複数のアンテナ素子の各々が、前記第2層2Dバトラーマトリックスの1つの出力ポートと関連付けられる、ストリームを送信または受信するステップと
    を含む、方法。
  18. 装置であって、
    トランシーバと、
    命令を記憶するように構成されたメモリと、
    前記トランシーバおよび前記メモリと通信可能に結合された1つ以上のプロセッサとを備え、前記1つ以上のプロセッサが、
    アレイアンテナによる1つ以上のビームを介した1つ以上のストリームの通信のために第1層二次元(2D)バトラーマトリックスの1つ以上の入力ポートを選択することと、
    第1層-第2層スイッチの制御入力ピンに制御信号を印加することであり、前記第1層-第2層スイッチは、前記制御信号に基づいて、前記第1層2Dバトラーマトリックスの第1層出力ポートを第2層2Dバトラーマトリックスの第2層入力ポートの少なくともサブセットに選択的に接続するように構成可能である、制御信号を印加することと、
    アレイアンテナによって1つ以上のビームを介して1つ以上のストリームを送信または受信することであり、前記アレイアンテナが、複数のアンテナ素子を含み、前記複数のアンテナ素子の各々が、前記第2層2Dバトラーマトリックスの1つの出力ポートと関連付けられる、ストリームを送信または受信することとを含む、マルチアンテナワイヤレス通信を実施するために前記命令を実行するように構成されている、装置。
  19. マルチアンテナワイヤレス通信を実施するために1つ以上のプロセッサによって実行可能なコードを備える非一時的コンピュータ可読記録媒体であって、前記マルチアンテナワイヤレス通信が、
    アレイアンテナによる1つ以上のビームを介した1つ以上のストリームの通信のために第1層二次元(2D)バトラーマトリックスの1つ以上の入力ポートを選択することと、
    第1層-第2層スイッチの制御入力ピンに制御信号を印加することであり、前記第1層-第2層スイッチは、前記制御信号に基づいて、前記第1層2Dバトラーマトリックスの第1層出力ポートを第2層2Dバトラーマトリックスの第2層入力ポートの少なくともサブセットに選択的に接続するように構成可能である、制御信号を印加することと、
    アレイアンテナによって1つ以上のビームを介して1つ以上のストリームを送信または受信することであり、前記アレイアンテナが、複数のアンテナ素子を含み、前記複数のアンテナ素子の各々が、前記第2層2Dバトラーマトリックスの1つの出力ポートと関連付けられる、ストリームを送信または受信することとを含む、非一時的コンピュータ可読記録媒体。
  20. マルチアンテナワイヤレス通信のための装置であって、
    アレイアンテナによる1つ以上のビームを介した1つ以上のストリームの通信のために第1層二次元(2D)バトラーマトリックスの1つ以上の入力ポートを選択するための手段と、
    第1層-第2層スイッチの制御入力ピンに制御信号を印加するための手段であり、前記第1層-第2層スイッチが、前記制御信号に基づいて、前記第1層2Dバトラーマトリックスの第1層出力ポートを第2層2Dバトラーマトリックスの第2層入力ポートの少なくともサブセットに選択的に接続するように構成可能である、制御信号を印加するための手段と、
    アレイアンテナによって1つ以上のビームを介して1つ以上のストリームを送信または受信するための手段であり、前記アレイアンテナが、複数のアンテナ素子を含み、前記複数のアンテナ素子の各々が、前記第2層2Dバトラーマトリックスの1つの出力ポートと関連付けられる、ストリームを送信または受信するための手段とを備える、装置。
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