JP6862580B2 - アンテナ装置及びビーム調整方法 - Google Patents

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Description

本願は２０１７年６月６日に中国特許庁に出願され「アンテナ装置及びビーム調整方法」と題する中国特許出願第２０１７１０４１９５１７．８号による優先権を主張するものであり、その全内容を本願で援用する。
技術分野
本願は通信の分野、特にアンテナ装置及びビーム調整方法に関連する。
背景技術
移動通信技術の発達は社会の発達及び進歩を促し、アンテナ産業の発達をも促す。モバイル・ネットワークの設計及び計画において、アンテナ・アレイにおける各アンテナ・エレメントの重み係数は、ビームフォーミング（ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ，ＢＦ）により調整されることを必要とし、明確なアレイ・ゲインが獲得され得るように指向性ビームが生成される。従って、ビームフォーミング技術は、カバレッジ・エリアを拡大し、エッジ・スループットを改善し、干渉を抑制する等の多大な利点を有する。
ビームフォーミングは、ハイブリッド・ビームフォーミング（ｈｙｂｒｉｄ ＢＦ，ＨＢＦ）及びディジタル・ビームフォーミング（ｄｉｇｉｔａｌ ＢＦ，ＤＢＦ）を主に含む。ＤＢＦと比較して、無線周波数チャネルの数はＨＢＦにより効果的に削減されることが可能であり、これによりシステムの複雑さ及びコストを低減できる。
現在、アンテナ・ネットワーク配備の複雑性を低減するために、アナログ分割アーキテクチャを利用することにより複数の固定ビームを形成する方法が提案されている。図１は従来技術においてアナログ分割アーキテクチャを利用することにより複数の固定ビームを形成することについての概略図である。図示されているように、各々の無線周波数（ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，ＲＦ）チャネルが全てのアンテナ・エレメントに接続され、各々のアンテナ・エレメントは各々のＲＦチャネルに接続され、固定位相シフタを利用することにより各ＲＦチャネルで１つの固定指向性ビームが形成される。
しかしながら、アナログ分割アーキテクチャを利用することで複数の固定ビームを形成することにより、アンテナ・ネットワーク配備の複雑性は効果的に低減され得るが、アナログ分割アーキテクチャを利用することで生成される固定ビームは通信状況に基づいて調整することはできず、これによりビーム調整の柔軟性を減らす。
本願の実施形態はアンテナ装置及びビーム調整方法を提供し、これによりビーム調整の柔軟性を効果的に改善する。
本願の実施形態の第１態様は、アンテナ・アレイと調整可能な位相シフタとを含み得るアンテナ装置を提供する。
アンテナ装置のアンテナ・アレイは複数のアンテナ・エレメントを含み、アンテナ・アレイは複数のビームを生成するように構成される。アンテナ・アレイにより生成される複数のビームは第１ビーム・グループ又は第２ビーム・グループであり、アンテナ・アレイの中のアンテナ・エレメントの各行において、同じＲＦチャネルに属するアンテナ・エレメントは、Ｍ個のアンテナ・エレメントにより隔てられている。ここで、Ｍは同じＲＦチャネルに属するアンテナ・エレメント間のインターバル・ステップとして事実上考えられてよいことに留意すべきである。例えば、アンテナ・エレメントのうちの同じ行に対応するアンテナ・エレメント・シーケンス番号が「１，５，９，１３，１，５，９，及び１３」である場合に、２つの「アンテナ・エレメント１」は、４インターバル・ステップにより隔てられている。従って、２つの「アンテナ・エレメント１」は４アンテナ・エレメントにより隔てられていると考えられる。カウントするルールは、ターゲットのアンテナ・エレメントが数えられることを必要とすることであり、ターゲットのアンテナ・エレメントは具体的には同じシーケンス番号を有する第２アンテナ・エレメントである。Ｍは、第１グループにおけるビームの数と第２グループにおけるビームの数とを決定するために使用されることが可能であり、Ｍは１より大きな整数である。
調整可能な位相シフタがアンテナ・アレイに接続され、調整可能な位相シフタは、通常、電力スプリッタを利用することによりアンテナ・アレイのアンテナ・ポートに接続されてもよい。調整可能な位相シフタが第１角度にある場合、アンテナ・アレイは第１ビーム・グループを生成する。同様に、調整可能な位相シフタが第２角度にある場合、アンテナ・アレイは第２ビーム・グループを生成する。
アンテナ・アレイのアンテナ・ポートはアンテナ及びＲＦチャネルに接続するように構成される。１つのアンテナ・ポートは、少なくとも１つの物理送信アンテナのポートであってもよいし、あるいは複数の物理送信アンテナの結合ポートであってもよい。
本願のこの実施形態で提供されるアンテナ装置は、水平方向において複数のビームを形成し、調整可能な位相シフタを利用することによりビームをグループ化することができ、その結果、異なる通信状況に基づいて、対応するビーム・グループを選択することが可能になり、これによりビーム調整の柔軟性を効果的に改善できることを学ぶことができる。
可能な設計において、本願の実施形態の第１態様の第１実装において、調整可能な位相シフタは１ビット調節可能位相シフタである。１ビット調節可能位相シフタは様々な構造におけるもの、例えば１ビット弓形位相シフタ、１ビット・スライディングＵ字状位相シフタ、又は１ビット誘電体スライディング位相シフタであってもよい。
本願において、１ビット調整可能位相シフタにより調整され得る角度は０°及び１８０°である。しかしながら、２つの角度は代替的に実際の状況に基づいて調整されることが可能であり、例えば９０°及び２７０°に調整されてもよいし、あるいは４５°及び２２５°に調整されてもよい。第１角度が０°であり、第２角度が１８０°である例が本願を説明するために使用されるが、本願における限定を構成しない。
調整可能な位相シフタが具体的には１ビット調整可能位相シフタであるケースが、本願のこの実施形態で説明されることを学ぶことができる。１ビット調整可能位相シフタは、第１ビーム・グループ及び第２ビーム・グループ間で更に自由に切り替わるように、２つの角度の間で切り替わることができ、これによりビーム調整の柔軟性を効果的に改善する。
選択的に、本願における調整可能な位相シフタは代替的にマルチ・ビット位相シフタであってもよい。マルチ・ビット位相シフタは、例えば２ビット位相シフタのような１より多いビットを有する位相シフタであり、例えば０°、９０°、１８０°及び２７０°のような４状態を含む。マルチ・ビット位相シフタを利用することによりビーム調整を実行する方法及び装置は、１ビット位相シフタを利用することによりビーム調整を実行する方法及び装置に類似する。詳細はここで再び説明されない。マルチ・ビット位相シフタを利用することにより、より多くのビーム・グループが取得されることが可能であり、その結果、ビーム調整はより柔軟になる。
可能な設計において、本願の実施形態の第１態様の第２実装において、水平方向のベースバンド・ウェイトがアンテナ・アレイのために設定される。水平方向のベースバンド・ウェイトは、ベースバンド信号における振幅及び位相変換を実行し、ベースバンド信号のＲＦチャネルへのマッピングを完了することとして理解されてもよい。アンテナ・アレイについて水平方向のベースバンド・ウェイトを設定することは、アレイ内の各アンテナ・エレメントについて水平方向のベースバンド・ウェイトを設定することであることに留意すべきである。水平方向におけるアンテナ・アレイのベースバンド・ウェイトは、水平方向における各アンテナ・エレメントに対応するベースバンド・ウェイトを含み、水平方向におけるアンテナ・アレイのベースバンド・ウェイトは、水平方向における、ビームのビーム属性を決定するために使用される。水平方向における、ビームのビーム属性は、主に、水平方向におけるビームの方位及び形状を含む。言い換えれば、水平方向におけるビームの形状及びビームの方位は、アンテナ・エレメントの配置方法とアンテナ・エレメントに対応する水平方向のベースバンド・ウェイトとに基づいて決定され得る。水平方向のベースバンド・ウェイトは、具体的には、水平方向におけるビーム属性であって第１ビーム・グループ内のビームに対応するビーム属性、又は水平方向におけるビーム属性であって第２ビーム・グループ内のビームに対応するビーム属性を決定するために使用され得る。
上記の方法において、水平方向で同じＲＦチャネルの２つのアンテナ・エレメントを隔てるアンテナ・エレメント数は、形成されるビームの数を決定するように設定されることが可能であり、それによりビーム調整の柔軟性を改善し得ることを学ぶことができる。更に、ビームの水平方位、形状等は、水平方向におけるベースバンド・ウェイトに基づいて決定され、その結果、アンテナ装置の柔軟性は更に高められる。
可能な設計において、本願の実施形態の第１態様の第３実装において、水平方向におけるベースバンド・ウェイトは、隣接するアンテナ・エレメント間の間隔Ｍ及び所定のビーム方位レンジに基づいて決定され、隣接するアンテナ・エレメント間の間隔は、水平方向における２つの隣接するアンテナ・エレメント間の間隔距離である。本願で提供されるアンテナ装置は、アンテナ・エレメント間の線形な位相関係と周期的な位相変化特性とを利用することにより、複数の指向性ビームを生成することができる。より大きなＭの値は、相応して生成され得るより多くのビーム数を示す。Ｍは同じチャネルの水平アンテナ・エレメントを隔てるアンテナ・エレメント数を表現するので、同じＲＦチャネルの水平方向における２つのアンテナ・エレメント間の距離は、可能な限り大きいことを要する。
所定のビーム方位レンジは、水平方向における所定のビームの方位レンジである。
従って、本願のこの実施形態において、水平方向のベースバンド・ウェイトを決定する方法は、ソリューションの実用性及び実現可能性を高めるように説明される。
本願の実施形態の第１態様の第４実装において、アンテナ装置は固定位相シフタを更に含んでもよい。
固定位相シフタもアンテナ・アレイに接続される。違いは、ここでの固定位相シフタは第１ビーム・グループ又は第２ビーム・グループの垂直方向角度を設定する点にある。
従って、本願のこの実施形態において、アンテナ装置は固定位相シフタを更に含んでもよく、固定位相シフタは第１ビーム・グループ内のビーム又は第２ビーム・グループ内のビームの垂直方向角度を設定することができる。ビームの調整可能なレンジは垂直方向では比較的小さいので、固定位相シフタは、小さなレンジの中でビームを細かく調整するように選択されることが可能であり、これによりビーム調整制度を改善する。更に、固定位相シフタは、第１ビーム・グループ及び第２ビーム・グループの多重化レートを改善するように更に選択されることが可能である。
可能な設計において、本願の実施形態の第１態様の第５実装において、アンテナ・アレイはアンテナ・エレメントの複数の列を含み、アンテナ・エレメントの各列は複数のアンテナ・エレメントを更に含む。各アンテナ・エレメントは垂直方向における対応するベースバンド・ウェイトを有するべきであることが理解され得る。垂直方向におけるアンテナ・アレイのベースバンド・ウェイトは、垂直方向における各アンテナ・エレメントのベースバンド・ウェイトを含み、垂直方向におけるアンテナ・アレイのベースバンド・ウェイトは、垂直方向におけるビームのビーム属性を決定するために使用される。言い換えれば、垂直方向におけるベースバンド・ウェイトは、垂直方向におけるビーム属性であって第１ビーム・グループ内のビームに対応するビーム属性を決定するために使用され、あるいは垂直方向におけるビーム属性であって第２ビーム・グループ内のビームに対応するビーム属性を決定するために使用される。
垂直方向におけるベースバンド・ウェイトは、ベースバンド信号のＲＦチャネルへのマッピングとして理解されてもよい。垂直方向におけるビーム属性であってビームに対応するビーム属性は、主に、垂直方向におけるビームの方位及び形状を含む。言い換えれば、垂直方向におけるビームの形状及び垂直方向におけるビームの方位は、アンテナ・エレメントの配置方法と垂直方向におけるベースバンド・ウェイトとに基づいて決定されてもよい。
更に、上記の方法において、垂直方向におけるアンテナ・エレメントのベースバンド・ウェイトは、垂直方向におけるビーム属性であってビームに対応するビーム属性を決定するために使用されてもよく、それによりビーム調整の柔軟性を改善する。
可能な設計において、本願の実施形態の第１態様の第６実装において、垂直方向におけるベースバンド・ウェイトの位相と固定位相角との間に関連関係が存在し、固定位相角は垂直方向における同じＲＦチャネルでの２つの隣接するアンテナ・エレメント間の位相差である。
同じＲＦチャネルで駆動される垂直面における２つのアンテナ・エレメント間の位相差は固定位相差であり、同じＲＦチャネルで駆動される垂直面における２つのアンテナ・エレメントを隔てるＮ個のアンテナ・エレメントが存在すると仮定する。Ｎの異なる値が存在する場合、垂直方向における各アンテナ・エレメントのベースバンド・ウェイトは固定位相差に基づいて計算される。実際のベースバンド・ウェイトの位相と理想的なベースバンド・ウェイトの位相との間の差異を最小化するために、適切な固定位相差が選択されることを要する。
尚更に、本願のこの実施形態において、同じＲＦチャネルで駆動される垂直面におけるアンテナ・エレメント間の距離は、垂直方向におけるベースバンド・ウェイトの位相と固定位相角との間の関連関係に基づいて可能な限り小さいことを要する。この結論がアンテナ装置の設計に適用され、その結果、実際のウェイトの位相と理想的なウェイトの位相との間の差異は最小になり、そのため信号送受信品質を改善する。
可能な設計において、本願の実施形態の第１態様の第７実装において、アンテナ・アレイ内のアンテナ・エレメントの各列は第１アンテナ・エレメント・グループ、及び第２アンテナ・エレメント・グループを含む。アンテナ・エレメントの１列が、例えばアンテナ・エレメントのうちの例示的な第１列として使用される。アンテナ・エレメントの第１列は第１アンテナ・エレメント・グループと第２アンテナ・エレメント・グループとを含む。第１アンテナ・エレメント・グループは第１アンテナ・エレメントと第２アンテナ・エレメントとを含む。第１アンテナ・エレメントはアンテナ・アレイ内の第１行に対応する第１アンテナ・エレメントであってもよく、第２アンテナ・エレメントはアンテナ・アレイ内の第２行に対応する第１アンテナ・エレメントであってもよい。説明を容易にするために、第１アンテナ・エレメントはａ１１として命名されてもよく、第２アンテナ・エレメントはａ２１として命名されてもよい。同様に、第２アンテナ・エレメント・グループは第３アンテナ・エレメントと第４アンテナ・エレメントとを含む。第３アンテナ・エレメントはアンテナ・アレイ内の第３行に対応する第１アンテナ・エレメントであってもよく、第４アンテナ・エレメントはアンテナ・アレイ内の第４行に対応する第１アンテナ・エレメントであってもよい。第３アンテナ・エレメントはａ３１として命名されてもよく、第４アンテナ・エレメントはａ４１として命名されてもよい。第１アンテナ・エレメント・グループ内のアンテナ・エレメント双方は第１ＲＦチャネルに接続され、第２アンテナ・エレメント・グループ内のアンテナ・エレメント双方は第２ＲＦチャネルに接続される。
アンテナ・エレメントの第１列において、第１アンテナ・エレメント（ａ１１）及び第２アンテナ・エレメント（ａ２１）は隣接しており、第３アンテナ・エレメント（ａ３１）及び前記第４アンテナ・エレメント（ａ４１）は隣接している。同様に、アンテナ・エレメントの他の列において、垂直方向で同じＲＦチャネルに属するアンテナ・エレメントも隣接して配置される。
尚更に、アンテナ・アレイのトポロジ構造が本願のこの実施形態で詳細に説明される。要するに、アンテナ・アレイにおいて、同じＲＦチャネルで駆動される複数のアンテナ・アレイ間の距離は、水平方向で可能な限り大きいことを必要とし、アンテナ・エレメントは垂直方向において隣接して配置される。上記の配置方法において、複数のビームが水平方向において形成されることが可能であり、１ビット調整可能位相シフタを利用することによりビームのグルーピングが完了し、第１ビーム・グループ及び第２ビーム・グループ内の双方のビームは高いアイソレーションを有する。位相は垂直方向において理想的な位相により近接することができ、それによりビーム品質を改善することができる。
可能な設計において、本願の実施形態の第１態様の第８実装において、第１アンテナ・エレメント列はａ１として命名されてもよい。同様に、第２アンテナ・エレメント列はａ５として命名されてもよい。第１アンテナ・エレメント列（ａ１）において第１アンテナ・エレメントはａ１１として命名されてもよく、第２アンテナ・エレメントはａ２１として命名されてもよい。第２アンテナ・エレメント列（ａ５）において、第５アンテナ・エレメントはａ１５として命名されてもよく、第６アンテナ・エレメントはａ２５として命名されてもよい。
第１アンテナ・エレメント（ａ１１）、第２アンテナ・エレメント（ａ２１）、第５アンテナ・エレメント（ａ１５）、及び第６アンテナ・エレメント（ａ２５）は全て同じＲＦチャネルに接続され得る。同じＲＦチャネルで駆動される４つのアンテナ・エレメント間の接続関係は、次のように示される：水平方向におけるアンテナ・エレメント間の位相差は１ビット調整可能位相シフタを利用することにより実装されてもよく、垂直方向におけるアンテナ・エレメント間の位相差は固定位相シフタを利用することにより実装されてもよい。
尚更に、本願のこの実施形態において、４つのアンテナ・エレメントが１つのＲＦチャネルで駆動されてもよく、これによりＲＦチャネル数を削減し、マルチ・ビーム・システムの複雑性及びコストを削減することができる。
可能な設計において、本願の実施形態の第１態様の第９実装において、アンテナ・アレイの第１アンテナ・エレメント列（ｂ１）は、第１アンテナ・エレメント・グループ及び第２アンテナ・エレメント・グループを含む。アンテナ・アレイの第１列が第１アンテナ・エレメント列であると仮定する。説明を容易にするため、第１アンテナ・エレメント列はｂ１として命名されてもよく、第１アンテナ・エレメント列（ｂ１）は第１アンテナ・エレメント・グループ及び第２アンテナ・エレメント・グループを含む。第１アンテナ・エレメント・グループは第１アンテナ・エレメント及び第２アンテナ・エレメントを含む。第１アンテナ・エレメントはアンテナ・アレイ内の第１行に対応する第１アンテナ・エレメントであってもよく、第２アンテナ・エレメントはアンテナ・アレイ内の第２行に対応する第１アンテナ・エレメントであってもよい。説明を容易にするため、第１アンテナ・エレメントはｂ１１として命名されてもよく、第２アンテナ・エレメントはｂ２１として命名されてもよい。同様に、第２アンテナ・エレメント・グループは第３アンテナ・エレメント及び第４アンテナ・エレメントを含む。第３アンテナ・エレメントはアンテナ・アレイ内の第３行に対応する第１アンテナ・エレメントであってもよく、第４アンテナ・エレメントはアンテナ・アレイ内の第４行に対応する第１アンテナ・エレメントであってもよい。第３アンテナ・エレメントはｂ３１として命名されてもよく、第４アンテナ・エレメントはｂ４１として命名されてもよい。第１アンテナ・エレメント・グループ内のアンテナ・エレメント双方は第１ＲＦチャネルに接続され、第２アンテナ・エレメント・グループ内のアンテナ・エレメント双方は第２ＲＦチャネルに接続される。
第１アンテナ・エレメント列（ｂ１）において、第１アンテナ・エレメント（ｂ１１）及び第２アンテナ・エレメント（ｂ２１）は隣接しており、第３アンテナ・エレメント（ｂ３１）及び第４アンテナ・エレメント（ｂ４１）は隣接している。同様に、アンテナ・エレメントの他の列において、垂直方向で同じＲＦチャネルに属するアンテナ・エレメントも隣接して配置される。
尚更に、アンテナ・アレイの別のトポロジ構造が本願のこの実施形態で詳細に説明される。要するに、アンテナ・アレイにおいて、同じＲＦチャネルで駆動される複数のアンテナ・アレイ間の距離は、水平方向で可能な限り大きいことを必要とし、アンテナ・エレメントは垂直方向において隣接して配置される。上記の配置方法において、複数のビームが水平方向において形成されることが可能であり、１ビット調整可能位相シフタを利用することによりビームのグルーピングが完了し、第１ビーム・グループ及び第２ビーム・グループ内の双方のビームは高いアイソレーションを有する。位相は垂直方向において理想的な位相により近接することができ、それによりビーム品質を改善することができる。
可能な設計において、本願の実施形態の第１態様の第１０実装において、第１アンテナ・エレメント列はｂ１として命名されてもよい。同様に第２アンテナ・エレメント列はｂ６として命名されてもよい。第１アンテナ・エレメント列（ｂ１）において、第１アンテナ・エレメントはｂ１１として命名されてもよく、第２アンテナ・エレメントはｂ２１として命名されてもよい。第２アンテナ・エレメント列（ｂ６）において、第５アンテナ・エレメントはｂ１６として命名されてもよく、第６アンテナ・エレメントはｂ２６として命名されてもよい。
第１アンテナ・エレメント（ｂ１１）、第２アンテナ・エレメント（ｂ２１）、第５アンテナ・エレメント（ｂ１６）、及び第６アンテナ・エレメント（ｂ２６）は全て同じＲＦチャネルに接続される。
尚更に、本願のこの実施形態において、４つのアンテナ・エレメントが１つのＲＦチャネルで駆動されてもよく、これによりＲＦチャネル数を削減し、マルチ・ビーム・システムの複雑性及びコストを削減することができる。更に、ＲＦチャネルで駆動される水平方向における２つのアンテナ・エレメント間の水平距離はより大きくなり、その結果、より多くのビームが存在し、ビーム調整がより柔軟になる。
可能な設計において、本願の実施形態の第１態様の第１１実装において、第３アンテナ・エレメント列はｂ４と命名されてもよい。第３アンテナ・エレメント列（ｂ４）は第３アンテナ・エレメント・グループを含み、第３アンテナ・エレメント・グループは第３ＲＦチャネルに接続され、及び第３アンテナ・エレメント・グループは第７アンテナ・エレメント、第８アンテナ・エレメント、第９アンテナ・エレメント、及び第１０アンテナ・エレメントを含む。説明を容易にするために、第７アンテナ・エレメントはｂ１４として命名されてもよく、第８アンテナ・エレメントはｂ２４として命名されてもよく、第９アンテナ・エレメントはｂ３４として命名されてもよく、第１０アンテナ・エレメントはｂ４４として命名されてもよい。
第７アンテナ・エレメント（ｂ１４）、第８アンテナ・エレメント（ｂ２４）、第９アンテナ・エレメント（ｂ３４）、及び第１０アンテナ・エレメント（ｂ４４）は全て同じＲＦチャネルに接続されている。
尚更に、本願のこの実施形態において、アンテナ・エレメントの同じ列において、４つのアンテナ・エレメントも１つのＲＦチャネルで駆動されてもよく、これによりＲＦチャネル数を削減し、マルチ・ビーム・システムの複雑性及びコストを削減することができる。
可能な設計において、本願の実施形態の第１態様の第１２実装において、アンテナ・アレイ内のアンテナ・エレメントの各列は第１アンテナ・エレメント・グループ、及び第２アンテナ・エレメント・グループを含む。アンテナ・エレメントの第１列が具体例として使用される。アンテナ・エレメントの第１列は第１アンテナ・エレメント・グループ、及び第２アンテナ・エレメント・グループを含む。第１アンテナ・エレメント・グループは複数の第１アンテナ・エレメントを含み、第２アンテナ・エレメント・グループは複数の第２アンテナ・エレメントを含む。第１アンテナ・エレメントはアンテナ・アレイ内の第１行に対応する第１アンテナ・エレメントであってもよく、第２アンテナ・エレメントはアンテナ・アレイ内の第２行に対応する第１アンテナ・エレメントであってもよい。説明を容易にするために、第１アンテナ・エレメントはｃ１１として命名されてもよく、第２アンテナ・エレメントはｃ２１として命名されてもよい。第１アンテナ・エレメント・グループ内の第１アンテナ・エレメントは全て第１ＲＦチャネルに接続され、第２アンテナ・エレメント・グループ内の第２アンテナ・エレメントは全て第２ＲＦチャネルに接続される。
アンテナ・エレメントの第１列において、第１アンテナ・エレメント（ｃ１１）及び第２アンテナ・エレメント（ｃ２１）は隣接している。同様に、アンテナ・エレメントの他の列において、垂直方向で同じＲＦチャネルに属するアンテナ・エレメントも交互に配置される。言い換えれば、同じＲＦチャネルで駆動されるアンテナ・エレメントは水平方向では隣接せず、垂直方向において交互に配置される。
尚更に、アンテナ・アレイの更に別のトポロジ構造が本願のこの実施形態で詳細に説明される。要するに、アンテナ・アレイにおいて、水平方向において２つのアンテナ・アレイが同じＲＦチャネルで駆動されることができ、垂直方向において複数のアンテナ・エレメントが同じＲＦチャネルで駆動されることができる。水平方向において同じＲＦチャネルで駆動される２つのアンテナ要素は隣接しておらず、垂直方向において２つのＲＦチャネルで駆動されるアンテナ要素は交互に配置される。上記の配置方法において、複数のビームが水平方向において形成されることが可能であり、１ビット調整可能位相シフタを利用することによりビームのグルーピングが完了し、第１ビーム・グループ及び第２ビーム・グループ内の双方のビームは高いアイソレーションを有する。複数のアンテナ・エレメントが同じＲＦチャネルで駆動される方法が垂直方向において使用され、それによりＲＦチャネル数を大幅に削減し、システムの複雑性及びコストを削減する。更に、垂直方向において固定位相シフタが更に使用され、各ＲＦチャネルのダウンチルトが独立して調整されることが可能であり、それによりソリューションの柔軟性を改善する。
可能な設計において、本願の実施形態の第１態様の第１３実装において、第１アンテナ・エレメント列（ｃ１）内の第１アンテナ・エレメント（ｃ１１）及び第２アンテナ・エレメント列（ｃ５）内の第３アンテナ・エレメント（ｃ１５）は同じＲＦチャネルに接続されてもよい。同様に、第１アンテナ・エレメント列（ｃ１）内の第２アンテナ・エレメント（ｃ２１）及び第２アンテナ・エレメント列（ｃ５）内の第４アンテナ・エレメント（ｃ２５）は同じＲＦチャネルに接続される。
同じＲＦチャネルで駆動される複数のアンテナ・エレメント間の接続関係は次のように示される：水平方向におけるアンテナ・エレメント間の位相差は１ビット調整可能位相シフタを利用することにより実装されてもよく、垂直方向におけるアンテナ・エレメント間の位相差は固定位相シフタを利用することにより実装されてもよい。更に、垂直方向において２つのＲＦチャネルが存在し、各ＲＦチャネルで形成されるビームの電気的なダウンチルトは独立して調整されることが可能である。
尚更に、本願のこの実施形態において、複数のアンテナ・エレメントが１つのＲＦチャネルで駆動されてもよく、それによりＲＦチャネル数を大幅に削減し、マルチ・ビーム・システムのコストを削減することができる。
本願の実施形態の第２態様はビーム調整方法を提供する。方法は主にアンテナ装置に適用される。アンテナ装置は第１態様で説明されたものと同じである。詳細はここで再び説明されない。ビーム調整方法は具体的には以下を含む：
アンテナ装置の調整可能な位相シフタが第１角度にある場合に、アンテナ・アレイは第１ビーム・グループを生成する。同様に、アンテナ装置の調整可能な位相シフタが第２角度にある場合に、アンテナ・アレイは第２ビーム・グループを生成する。
可能な設計において、本願の実施形態の第２態様の第１実装において、ビーム調整方法で使用される調整可能な位相シフタは具体的には１ビット調整可能位相シフタであってもよい。１ビット調整可能位相シフタ及び調整可能な位相シフタの説明は第１態様におけるものと同じである。詳細はここで再び説明されない。
可能な設計において、本願の実施形態の第２態様の第２実装において、ビーム調整方法は以下のステップ：
アンテナ・アレイのために水平方向におけるベースバンド・ウェイトを設定するステップを更に含んでもよい。ここで、水平方向におけるベースバンド・ウェイトは、ベースバンド信号における振幅及び位相変換を実行し、ベースバンド信号のＲＦチャネルへのマッピングを完了することとして理解されてもよい。
例えば、水平方向におけるベースバンド・ウェイトはアンテナ・アレイのためにベースバンドにより設定されてもよい。
従って、水平方向におけるビーム属性であって第１ビーム・グループ内のビームに対応するビーム属性、又は水平方向におけるビーム属性であって第２ビーム・グループ内のビームに対応するビーム属性が、ベースバンド・ウェイトに基づいて決定されてもよい。水平方向におけるビーム属性であってビームに対応するビーム属性は、主に、水平方向におけるビームの方位及び形状を含む。言い換えれば、水平方向におけるビームの形状及びビームの方位は、アンテナ・エレメントの配置方法とアンテナ・エレメントに対応する水平方向のベースバンド・ウェイトとに基づいて決定され得る。可能な設計において、本願の実施形態の第２態様の第３実装において、水平方向における、アンテナ・アレイのためにアンテナ装置により設定されるベースバンド・ウェイトは、隣接するアンテナ・エレメント間の間隔Ｍ及び所定のビーム方位レンジに基づいて決定され得る。隣接するアンテナ・エレメント間の間隔は、水平方向における２つの隣接するアンテナ・エレメント間の間隔距離であり、Ｍは水平方向における同じＲＦチャネルにおける２つのアンテナ・チャネルを隔てるアンテナ・エレメント数である。所定のビーム方位レンジは水平方向における所定のビームの方位レンジである。
本願で提供されるアンテナ装置は、アンテナ・エレメントと周期的な位相変化特性との間の線形な位相関係を利用することにより本質的に複数の指向性ビームを生成することが可能である。より大きなＭの値は、相応して生成され得るより多くのビーム数を示す。Ｍは同じＲＦチャネルの水平アンテナ・エレメントを隔てるアンテナ・エレメント数を表現するので、同じＲＦチャネルの水平方向における２つのアンテナ・エレメント間の距離は、可能な限り大きいことを要する。
可能な設計において、本願の実施形態の第２態様の第４実装において、ビーム調整方法は以下のステップ：
第１ビーム・グループ内のビーム又は第２ビーム・グループ内のビームの垂直方向角度を設定するステップを更に含んでいてもよい。ここで、ビームの調整の仕方は、固定位相シフタを利用することにより垂直方向角を設定することである。
可能な設計において、本願の実施形態の第２態様の第５実装において、ビーム調整方法は以下のステップ：アンテナ・アレイのために垂直方向におけるベースバンド・ウェイトを設定するステップ、そして以後に、垂直方向におけるアンテナ・アレイのベースバンド・ウェイトに基づいて、垂直方向におけるビーム属性であって第１ビーム・グループ内のビームに対応するビーム属性、又は垂直方向におけるビーム属性であって第２ビーム・グループ内のビームに対応するビーム属性を決定するステップを更に含んでいてもよい。
例えば、垂直方向におけるベースバンド・ウェイトはアンテナ・アレイのためにベースバンドにより設定されてもよい。
垂直方向におけるベースバンド・ウェイトは、ベースバンド信号のＲＦチャネルへのマッピングとして理解されてもよいことが理解され得る。垂直方向におけるビーム属性であってビームに対応するビーム属性は、主に、垂直方向におけるビームの方位及び形状を含む。言い換えれば、垂直方向におけるビームの形状及び垂直方向におけるビームの方位は、アンテナ・エレメントの配置方法と垂直方向におけるベースバンド・ウェイトとに基づいて決定されてもよい。
可能な設計において、本願の実施形態の第２態様の第６実装において、垂直方向におけるベースバンド・ウェイトの位相と固定位相角との間に関連関係が存在し、固定位相角は垂直方向における同じＲＦチャネルでの２つの隣接するアンテナ・エレメント間の位相差である。
同じＲＦチャネルで駆動される垂直面における２つのアンテナ・エレメント間の位相差は固定位相差であり、同じＲＦチャネルで駆動される垂直面における２つのアンテナ・エレメントを隔てるＮ個のアンテナ・エレメントが存在すると仮定する。Ｎの異なる値が存在する場合、垂直方向における各アンテナ・エレメントのウェイトの位相は固定位相差に基づいて計算される。実際のウェイトの位相と理想的なウェイトの位相との間の差異を最小化するために、適切な固定位相差が選択されることを要する。
可能な設計において、本願の実施形態の第２態様の第７実装において、３つのトポロジ構造が方法により提供される。具体的な説明は第１態様におけるものと同じである。詳細はここで再び説明されない。
第３態様によれば、本願の実施形態は、プロセッサと、メモリと、バスと、通信インターフェースとを含むコンピュータ・デバイスを提供する。メモリは、コンピュータ実行可能な命令を保存するように構成され、プロセッサはバスを利用することによりメモリに接続され、サーバーが動作する場合に、プロセッサはメモリに保存されているコンピュータ実行可能な命令を実行し、その結果、サーバーは上記の態様の任意の１つの方法を実行する。
第４態様によれば、本願の実施形態は、上記の方法で使用されるコンピュータ・ソフトウェア命令を保存するように構成されるコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を提供する。コンピュータ・ソフトウェア命令がコンピュータで実行されると、コンピュータは上記の態様の任意の１つの方法を実行することができる。
第５態様によれば、本願の実施形態は命令を含むコンピュータ・プログラム・プロダクトを提供する。コンピュータ・プログラム・プロダクトがコンピュータで実行されると、コンピュータは上記の任意の態様の方法を実行することができる。
なお、第２態様ないし第５態様の任意の設計方式によりもたらされる技術的効果については、第１態様の様々な設計方式によりもたらされる技術的効果を参照されたい。詳細はここで再び説明されない。
本願の実施形態の技術的ソリューションをより明確に説明するために、以下、実施形態を説明するために必要とされる添付図面を簡単に説明する。明らかに、以下の説明における添付図面は本願のうちの幾つかの実施形態を示しているに過ぎない。
従来技術におけるアナログ分割アーキテクチャを利用することで複数の固定ビームを形成する概略図である。
本願の実施形態によるＨＦＢのアーキテクチャの概略図である。
本願の実施形態によるマルチ・ビーム・システムのアーキテクチャの概略図である。
本願の実施形態によるアンテナ装置の概略的な構造図である。
本願の実施形態によるベースバンド・ウェイトを計算する概略フローチャートである。
本願の実施形態によるアンテナ装置の別の概略的な構造図である。
本願の実施形態によるアンテナ・アレイのトポロジ構造の概略図（１）である。
本願の実施形態によるアンテナ・アレイのトポロジ構造の概略図（２）である。
本願の実施形態により同じチャネルで４つのアンテナ・エレメントを駆動する概略的な構造図である。
本願の実施形態による水平方向における第１ビーム・グループ及び第２ビーム・グループ内のビームの概略図である。
ビーム・ダウンチルトが２°である本願の実施形態による垂直ビーム指向パターンである。
ビーム・ダウンチルトが５°である本願の実施形態による垂直ビーム指向パターンである。
ビーム・ダウンチルトが１１°である本願の実施形態による垂直ビーム指向パターンである。
ビーム・ダウンチルトが２０°である本願の実施形態による垂直ビーム指向パターンである。
本願の実施形態による水平方向のチャネルを復元する概略図である。
本願の実施形態による角度電力スペクトル推定に基づくマルチ・ビーム・スケジューリングの概略図である。
本願の実施形態による正規化されたチェビシェフ・ウェイトの概略図である。
本願の実施形態による正規化されたチャネル電力の概略図である。
本願の実施形態によるアンテナ・アレイの別のトポロジ構造の概略図（１）である。
本願の実施形態によるアンテナ・アレイの別のトポロジ構造の概略図（２）である。
本願の実施形態により同じチャネルで４つのアンテナ・エレメントを駆動する概略的な構造図である。
本願の実施形態によるアンテナ・アレイの別のトポロジ構造の概略図（３）である。
本願の実施形態により同じチャネルで垂直方向における４つのアンテナ・エレメントを駆動する概略的な構造図である。
本願の実施形態による水平方向における第１ビーム・グループ及び第２ビーム・グループ内のビームの別の概略図である。
本願の実施形態によるアンテナ・アレイの更に別のトポロジ構造の概略図（１）である。
本願の実施形態によるアンテナ・アレイの更に別のトポロジ構造の概略図（２）である。
本願の実施形態により同じチャネルで複数のアンテナ・エレメントを駆動する概略的な構造図である。
本願の実施形態による水平方向における第１ビーム・グループ及び第２ビーム・グループ内のビームの別の概略図である。
従来のアンテナ・エレメント配置の際に得られる垂直ビーム指向性パターンである。
本願の実施形態によるアンテナ・エレメント配置の際に得られる垂直ビーム指向性パターンである。
本願の実施形態によるアンテナ・アレイの更に別のトポロジ構造の概略図（１）である。
本願の実施形態によるアンテナ・アレイの更に別のトポロジ構造の概略図（２）である。
本願の実施形態により同じチャネルで複数のアンテナ・エレメントを駆動する概略的な構造図である。
本願の実施形態による水平方向における第１ビーム・グループ及び第２ビーム・グループ内のビームの別の概略図である。
アンテナ・アレイが６列のアンテナ・エレメントを含む本願の実施形態によるトポロジ構造の概略図である。
アンテナ・アレイが６列のアンテナ・エレメントを含む本願の実施形態による別のトポロジ構造の概略図である。
アンテナ・アレイが７列のアンテナ・エレメントを含む本願の実施形態によるトポロジ構造の概略図である。
アンテナ・アレイが９列のアンテナ・エレメントを含む本願の実施形態によるトポロジ構造の概略図である。
アンテナ・アレイが１０列のアンテナ・エレメントを含む本願の実施形態によるトポロジ構造の概略図である。
本願の適用状況におけるワーキング・モードに対応するビーム方位の概略図である。
本願の適用状況におけるワーキング・モードに対応するビーム方位の概略図である。
本願の適用状況における別のワーキング・モードに対応するビーム方位の概略図である。
本願の適用状況における別のワーキング・モードに対応するビーム方位の概略図である。
本願の適用状況における別のワーキング・モードに対応するビーム方位の概略図である。
本願の適用状況における別のワーキング・モードに対応するビーム方位の概略図である。
本願の適用状況における別のワーキング・モードに対応するビーム方位の概略図である。
本願の適用状況におけるワーキング・モードに対応するビーム方位の概略図である。
本願の適用状況における別のワーキング・モードに対応するビーム方位の概略図である。
本願の適用状況における別のワーキング・モードに対応するビーム方位の概略図である。
本願の適用状況における別のワーキング・モードに対応するビーム方位の概略図である。
本願の適用状況における別のワーキング・モードに対応するビーム方位の概略図である。
本願の適用状況における別のワーキング・モードに対応するビーム方位の概略図である。
本願の適用状況における別のワーキング・モードに対応するビーム方位の概略図である。
本願の実施形態によるビーム調整方法の実施形態の概略図である。
本願の実施形態はアンテナ装置及びビーム調整方法を提供し、これによりビーム調整の柔軟性を効果的に改善する。
本願の明細書、特許請求の範囲、及び添付図面において、用語「第１」、「第２」、「第３」、「第４」等（存在する場合）は、類似するオブジェクト同士を区別するように意図されているが、必ずしも特定の順序又は順番を示すとは限らない。そのような方法で使用されるデータは適切な状況では可換であり、その結果、本願で説明される本願の実施形態は、本願で図示又は説明される順序以外の順序で実現され得ることが理解されるべきである。更に、用語「含む」、「有する」及び何らかの他の変形は、非排他的な包含をカバーすることを意味し、例えば一連のステップ又はユニットを含むプロセス、方法、システム、プロダクト、又はデバイスは、これらの明示的に列挙されたステップ又はユニットに必ずしも限定されず、そのようなプロセス、方法、システム、プロダクト、又はデバイスに対して明示的に列挙されていない又はそれらに本質的な他のステップ又はユニットを含み得る。
本願の実施形態の技術的ソリューションは様々な通信システム、例えば移動通信用グローバルシステム（ｇｌｏｂａｌ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｍｏｂｉｌｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，ＧＳＭ）、符号分割多元接続（ｃｏｄｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ， ＣＤＭＡ）システム、ワイドバンド符号分割多元接続（ｗｉｄｅｂａｎｄ ｃｏｄｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ，ＷＣＤＭＡ）システム、ゼネラル・パケット無線サービス（ｇｅｎｅｒａｌ ｐａｃｋｅｔ ｒａｄｉｏ ｓｅｒｖｉｃｅ，ＧＰＲＳ）、ロング・ターム・エボリューション （ｌｏｎｇ ｔｅｒｍ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ，ＬＴＥ）システム、ＬＴＥ周波数分割複信（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｄｕｐｌｅｘ，ＦＤＤ）システム、ＬＴＥ時分割複信（ｔｉｍｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｄｕｐｌｅｘ，ＴＤＤ）システム、ユニバーサル移動通信システム（ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ｍｏｂｉｌｅ ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ｓｙｓｔｅｍ，ＵＭＴＳ）、マイクロ波アクセスに関する世界標準（ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ａｃｃｅｓｓ，ＷｉＭＡＸ）通信システム、又は第５世代（５ｔｈ−ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ，５Ｇ）移動通信技術に適用され得ることが理解されるべきである。特定の通信システムは本願の実施形態において限定されないことに留意すべきである。
本願の実施形態はＨＢＦのアーキテクチャに適用され得ることが理解されるべきである。図２は本願の実施形態によるＨＢＦのアーキテクチャの概略図である。図示されているように、ＳＫは送信されるべきデータ・ストリームを表し、全部でＮＳ個のストリームが存在する。データ・ストリームは、重み付けマトリクスＷＢＢを利用することによりＮＲＦ個の無線周波数チャネルにマッピングされ、無線周波数チャネルのデータは重み付けマトリクスＷＲＦを利用することによりＮＴ個のアンテナ・エレメントにマッピングされる。ディジタル重み付けによりベースバンドでＷＢＢが形成され、アンテナ・ネットワーク・ハードウェアを利用することによりＷＲＦが形成されるので、このビームフォーミング方式はハイブリッド・ビームフォーミング、即ちＨＢＦとして言及される。ＨＢＦはフル・ディジタル・ビームフォーミング、即ちＤＢＦに関連する。ＤＢＦのフォーミング・プロセスはベースバンドでディジタル方式で完全に実現される。無線周波数チャネルとアンテナとの間に追加的な無線周波数フィーダー・ネットワークは存在しない。従って、ＮＲＦ＝ＮＴである。従って、ＤＢＦと比較すると、無線周波数チャネルの数は、ＨＢＦにより効果的に削減されることが可能であり、これによりシステムの複雑性及びコストを削減する。
ＨＢＦはアンテナ・アレイ・ベースの信号処理技術であり、無線周波数フィーダー・ネットワーク重み付けとディジタル・ベースバンド重み付けとの双方により一緒にビームを形成するために２つのレベルのビームフォーミングを実行する方法であり、これにより波数ドメイン通信を実行することが理解され得る。ＲＦチャネルの次元削減はＨＢＦにより実現され、その結果、システムの複雑性及びコストは効果的に削減され得る。ＨＢＦはマルチ・アンテナ分野における主要な技術の１つである。アンテナ・アレイ内の各アンテナ・エレメントの重み付け係数はＨＢＦにより調整され、指向性ビームが生成され、その結果、明らかなアレイ・ゲインが獲得され得る。従って、ＨＢＦ技術はカバレッジ・エリアを拡大し、エッジ・スループットを改善し、干渉を抑圧する等々の多大な利点を有する。ビームフォーミングによりもたらされる空間選択性に起因して、ビームフォーミングと空間分割多元接続（ｓｐａｃｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ，ＳＤＭＡ）との間に密接な関係がある。実際のシステムに適用されるＨＢＦ技術は、例えばリンク品質改善（カバレッジ・エリアの拡大、又はユーザー・スループットの増加）又はマルチユーザー問題に関する改善（例えば、セル・スループット、及び干渉相殺）に焦点を当てる等の様々な目的を有し得る。
マルチ・ビーム・システムのアーキテクチャが本願では設計されており、その結果、システムの複雑性が削減され得る。このアーキテクチャでは、システム自由度を向上させるために、調整可能な位相シフタが追加され、それによりシステム・パフォーマンスを改善する。しかしながら、実際のアプリケーションでは、本願は制限なしにＨＢＦの状況に適用される。説明を容易にするために、以下、ＨＢＦが説明用の具体例として使用されるが、本願の限定として解釈されるべきではない。
図３は本願の実施形態によるマルチ・ビーム・システムのアーキテクチャの概略図である。図に示されているように、アンテナ装置はマルチ・ビーム・システムのアーキテクチャに配備されている。垂直方向及び水平方向におけるヘテロジニアス・サブアレイ・トポロジ・アーキテクチャがアンテナ構造及びトポロジで使用されている。ヘテロジニアス・サブアレイ・トポロジ・アーキテクチャのエレメント配置原理は次のとおりである：水平方向において同じＲＦチャネルで駆動されるエレメントは隣接せず、垂直方向において同じＲＦチャネルで駆動されるエレメントは隣接し、あるいは垂直方向において２つのＲＦチャネルで駆動されるエレメントは交互に配置される。ＲＦチャネルとアンテナとの間の無線周波数フィーダー・ネットワークにおいて、調整可能な位相シフタのみが水平方向において使用され、エレメント間の線形位相の周期的なホッピング特性が、ビームのグルーピング及びスイッチングを完了するために使用され、垂直方向において固定位相因子が使用される。
ディジタル・ベースバンド信号の伝送はディジタル通信システムの重要な構成部分のうちの１つである。ベースバンド信号は、ベースバンド信号がチャネルでの伝送に相応しくなり得るように、通常、変換されることを要する。しかしながら、ベースバンド・プリコーダは、伝送システムの要件を満たすように、ベースバンド信号の符号化ルールに従ってベースバンド信号を主にエンコードするかもしれない。信号は、ＲＦチャネルを通過する場合に特定の度合いの歪みを有し、歪みは線形歪みと非線形歪みに分類され得る。歪みは、フィルタ等の受動コンポーネントや、電力増幅器（ｐｏｗｅｒ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ，ＰＡ）及び周波数ミキサ等の能動コンポーネントにより主に引き起こされる。更に、幾らかの加法性ノイズ及び乗算性ノイズもまたＲＦチャネルに導入される。
本願で提供されるアンテナ装置及びビーム調整方法は、単一偏波アンテナ又は二重偏波アンテナに適用され得ることが理解され得る。これは本願で限定されない。
図４は本願の実施形態によるアンテナ装置の概略的な構造図である。図に示されているように、アンテナ装置はアンテナ・アレイ１０１と調整可能な位相シフタ１０２とを含む。図４における１つの調整可能な位相シフタ１０２は具体例であるに過ぎない。実際のアプリケーションでは、アンテナ装置は複数の調整可能な位相シフタ１０２を更に含むことができる。
アンテナ・アレイ１０１は複数のアンテナ・エレメントを含み、アンテナ・アレイ１０１は通常２次元アレイである。しかしながら、実際のアプリケーションでは、アンテナ・アレイ１０１は代替的に多次元アレイ、例えば３次元の湾曲面アレイであってもよい。説明を容易にするために、アンテナ・アレイ１０１が２次元アレイである具体例が、以下の実施形態を説明するために使用される。アンテナ・アレイ１０１内のアンテナ・エレメントの各行において、同じＲＦチャネルに属するアンテナ・エレメントはＭ個のアンテナ・エレメントにより隔てられてもよく、ここでＭは第１ビーム・グループ内のビーム数及び第２ビーム・グループ内のビーム数を決定するために主に使用され、Ｍは１より大きな正の整数である。
調整可能な位相シフタ１０２はアンテナ・アレイ１０１に接続され、調整可能な位相シフタ１０２が第１角度にある場合、アンテナ・アレイ１０１は第１ビーム・グループを生成し；あるいは調整可能な位相シフタ１０２が第２角度にある場合、アンテナ・アレイ１０１は第２ビーム・グループを生成する。
アンテナ装置は水平方向において複数のビームを形成し、調整可能な位相シフタを利用することによりビームをグループ化することが可能であり、その結果、様々な通信状況に基づいて、対応するビーム・グループが選択されることが可能であり、これによりビーム調整の柔軟性を効果的に改善できることを学ぶことができる。
選択的に、図４に対応する上記の実施形態に基づいて、本願のこの実施形態で提供されるアンテナ装置の第１の選択的な実施形態では、調整可能な位相シフタ１０２は１ビット調整可能位相シフタである。
この実施形態では、調整可能な位相シフタ１０２は具体的には１ビット調整可能位相シフタであり、１ビット調整可能位相シフタは２つの調整可能な角度を有する。ビームの水平位相が調整され得るように且つ第１ビーム・グループ又は第２ビーム・グループを得ることができるように、２つの角度は調整される。
１ビット調整可能位相シフタは、例えば１ビット弓形位相シフタ、１ビット・スライディングＵ字状位相シフタ、又は１ビット誘電体スライディング位相シフタのような様々な構造におけるものであってよい。１ビット弓形位相シフタは、ストリップ・ライン構造におけるものであり、複数の弓形の金属導体であってそれらの半径は比例関係にあり且つ同心状に配置される複数の弓形の金属導体と、共通の円の中心の周りを回転することができる１つの弓形ブラシとを含む。弓形導体の両端は放射ユニットに接続され、弓形ブラシは円の中心位置における容量カップリングにより供給部に接続され、弓形導体はカップリングにより弓形ブラシに電気的に接続される。弓形ブラシが特定の角度を経て回転すると、メイン供給部から各々の放射ユニットへの信号の物理的な経路長が、位相を変化させるように変化する。弓形導体の半径が比例関係にある場合、ポートにおける出力位相は比例して徐々に増加又は減少する。１ビット・スライディングＵ字状位相シフタもまた伝送ラインの物理的な長さを変化させることにより位相を変化させる。１ビット誘電体スライディング位相シフタは、伝送ラインの誘電体分布状態を変化させることにより、言い換えれば等価誘電定数を変化させることにより位相シフトを実現する。
本願では１ビット調整可能位相シフタにより調整され得る角度は０°及び１８０°であることに留意すべきである。しかしながら、２つの角度は代替的に実際の状況に基づいて調整されてもよく、例えば９０°及び２７０°に調整されてもよいし、４５°及び２２５°に調整されてもよい。第１角度が０°であり第２角度が１８０°である具体例が本願を説明するために使用されるが、本願における限定を構成するものではない。
調整可能な位相シフタが具体的には１ビット調整可能位相シフタであるケースが本願のこの実施形態で説明されることを学ぶことができる。１ビット調整可能位相シフタは、２つの角度の間で切り替わり、第１ビーム・グループ及び第２ビーム・グループの間で更に自由に切り替わり、それによりビーム調整の柔軟性を効果的に改善することが可能である。
選択的に、図４又は図４に対応する第１実施形態に基づいて、本願のこの実施形態で提供されるアンテナ装置の第２の選択的な実施形態では、水平方向におけるベースバンド・ウェイトであってアンテナ・アレイ１０１のために設定されるベースバンド・ウェイトが、水平方向におけるビーム属性であって第１ビーム・グループ内のビームに対応するビーム属性を決定するために使用され、あるいは水平方向におけるビーム属性であって第２ビーム・グループ内のビームに対応するビーム属性を決定するために使用される。
水平方向におけるベースバンド・ウェイトは、ベースバンド信号に振幅及び位相変換を実行し、ベースバンド信号のＲＦチャネルへのマッピングを完了するものとして理解されてもよい。水平方向におけるビーム属性であってビームに対応するビーム属性は、水平方向におけるビームの方位及び形状を主に含む。言い換えれば、水平方向におけるビームの形状及びビームの方位は、アンテナ・エレメントの配置方法とアンテナ・エレメントに対応する水平方向におけるベースバンド・ウェイトとに基づいて決定されてもよい。
水平方向におけるベースバンド・ウェイトは、隣接するアンテナ・エレメント間の間隔Ｍと事前に設定された方位レンジとに基づいて決定される。隣接するアンテナ・エレメント間の間隔は、水平方向における２つの隣接するアンテナ・エレメント間の間隔距離であり、Ｍは水平方向において同じＲＦチャネルの２つのアンテナ・エレメントを隔てるアンテナ・エレメントの量である。
本願で提供されるアンテナ装置は、アンテナ・エレメントと周期的な位相変化特性との間の線形位相関係を利用することにより、複数の指向性ビームを生成することができる。１ビット調整可能位相シフタが使用されるので、同じチャネルで駆動される２つの水平エレメント間の位相差はｋπであってもよく、ｋは整数である。説明を容易にするために、図５は本願の実施形態による水平方向におけるベースバンド・ウェイトを計算する概略的なフローチャートである。詳細は以下のとおりである：
ステップ２０１：水平方向における隣接するアンテナ・エレメント間の間隔ｄ１を決定する。このケースでは、隣接するエレメント間の位相差は
Figure 0006862580
であり、ここで、θはビーム方位を表現するために使用され、λは信号波長を表現するために使用される。
ステップ２０２：Ｍの値を決定する。ここで、Ｍは同じＲＦチャネルの水平アンテナ・エレメントを隔てるアンテナ・エレメントの量を表現する。同じＲＦチャネルで駆動される水平方向における２つのアンテナ・エレメントは、Ｍ個のアンテナ・エレメントにより隔てられるので、水平方向における全てのアンテナ・エレメントに対応する線形位相は、周期的な位相変化特性を利用することにより導出されることが可能であり、即ち次のとおりである。
Figure 0006862580
ステップ２０１はステップ２０２の前に実行されてもよく、ステップ２０２はステップ２０１の前に実行されてもよいことに留意すべきである。これは本願で限定されない。
ステップ２０３：ビーム方位レンジを決定する、言い換えれば所定のビーム方位レンジを決定する。通常、所定のビーム方位レンジの最小値は−６０°であり、所定のビーム方位レンジの最大値は６０°である。更に、ビーム方位レンジがθｍｉｎ＜θ＜θｍａｘである場合、所定のビーム方位レンジのうちの最大値及び最小値がθｍｉｎ＜θ＜θｍａｘに代入された後に、θｍｉｎ，θｍａｘ∈［−６０°，６０°］が取得されてもよい。
しかしながら、実際のアプリケーションでは、所定のビーム方位レンジは代替的に別の値のレンジであってもよい。これは本願で限定されない。
ステップ２０４：ｋが計算により取得され得るように、ステップ２０３の所定のビーム方位レンジを以下の数式に代入する。
Figure 0006862580
より大きなＭの値はｋの可能な値についてのより大きな量を示し、言い換えればより多くのビーム数が相応して生成され得ることを上記の数式から学ぶことができる。Ｍは同じＲＦチャネルの水平アンテナ・エレメントを隔てるアンテナ・エレメント数を表現するので、同じＲＦチャネルの水平方向における２つのアンテナ・エレメント間の距離は、可能な限り大きいことを要する。
ステップ２０５：各々のｋｉに対応するビーム方位θｉが計算により取得できるように、各々のｋｉを以下の数式に代入する。
Figure 0006862580
ステップ２０６：以下の計算方式で各θｉについて水平方向における対応するベースバンド・ウェイトを計算する：
Figure 0006862580
かくて本願のこの実施形態では、水平方向におけるベースバンド・ウェイトは、水平方向におけるビーム属性であって第１ビーム・グループ内のビームに対応するビーム属性を決定するために使用され、あるいは水平方向におけるビーム属性であって第２ビーム・グループ内のビームに対応するビーム属性を決定するために使用されることが可能である。水平方向におけるベースバンド・ウェイトは、隣接するアンテナ・エレメント間の間隔Ｍと所定のビーム方位レンジとに基づいて決定される。上記の方式において、水平方向で同じＲＦチャネルの２つのアンテナ・エレメントを隔てるアンテナ・エレメント数は、ビーム数を決定するために設定されることができ、それによりビーム調整の柔軟性を改善することができる。更に、ビーム方位は水平方向におけるベースバンド・ウェイトに基づいて決定され、その結果、アンテナ装置のアプリケーション柔軟性は更に高められることができる。
選択的に、図４及び図４に対応する第１又は第２実施形態に基づいて、本願のこの実施形態で提供されるアンテナ装置の第３の選択的な実施形態において、図６は本願の実施形態によるアンテナ装置の別の概略的な構造図である。アンテナ装置は、アンテナ・アレイ１０１と、調整可能な位相シフタ１０２と、固定位相シフタ１０４とを含む。図６において１つの調整可能な位相シフタ１０２と１つの固定位相シフタ１０４とは具体例であるに過ぎない。実際のアプリケーションでは、アンテナ装置は複数の調整可能な位相シフタ１０２と複数の固定位相シフタ１０４とを更に含んでもよい。
アンテナ・アレイ１０１は複数のアンテナ・エレメントを含み、アンテナ・アレイ１０１は、通常、２次元アレイである。しかしながら、実際のアプリケーションでは、アンテナ・アレイ１０１は代替的に多次元アレイ、例えば３次元の湾曲面アレイであってもよい。説明を容易にするために、アンテナ・アレイ１０１が２次元アレイである具体例が、以下の実施形態を説明するために使用される。アンテナ・アレイ１０１内のアンテナ・エレメントの各行において、同じＲＦチャネルに属するアンテナ・エレメントはＭ個のアンテナ・エレメントにより水平に隔てられてもよく、ここでＭは第１ビーム・グループ内のビーム数及び第２ビーム・グループ内のビーム数を決定するために主に使用され、Ｍは１より大きな整数である。
調整可能な位相シフタ１０２はアンテナ・アレイ１０１に接続され、調整可能な位相シフタ１０２が第１角度にある場合、アンテナ・アレイ１０１は第１ビーム・グループを生成し；あるいは調整可能な位相シフタ１０２が第２角度にある場合、アンテナ・アレイ１０１は第２ビーム・グループを生成する。
第１位相シフタ１０４もアンテナ・アレイ１０１に接続され、固定位相シフタ１０４は第１ビーム・グループ又は第２ビーム・グループの垂直方向角度を設定する。
更に、本願のこの実施形態では、アンテナ装置は固定位相シフタを更に含んでもよく、固定位相シフタは第１ビーム・グループ内のビーム又は第２ビーム・グループ内のビームの垂直方向角度を設定することができる。ビームの調整可能なレンジは垂直方向では比較的小さいので、固定位相シフタは小さなレンジでビームを細かく調整するように選択されることが可能であり、これによりビーム調整精度を改善する。更に、固定位相シフタは第１ビーム・グループ又は第２ビーム・グループの多重化レートを改善するように更に選択されることが可能である。
選択的に、図４及び図４に対応する第１ないし第３実施形態のうちの任意の１つに基づいて、本願のこの実施形態で提供されるアンテナ装置の第４の選択的な実施形態において、水平方向におけるベースバンド・ウェイトであってアンテナ・アレイ１０１のために設定されるベースバンド・ウェイトは、垂直方向におけるビーム属性であって第１ビーム・グループ内のビームに対応するビーム属性を決定するために使用され、あるいは垂直方向におけるビーム属性であって第２ビーム・グループ内のビームに対応するビーム属性を決定するために使用される。
垂直方向におけるベースバンド・ウェイトの位相と固定位相角との間に関連関係が存在し、固定位相角は垂直方向における同じＲＦチャネルでの２つの隣接するアンテナ・エレメント間の位相差である。
この実施形態では、水平方向におけるベースバンド・ウェイトがアンテナ・アレイ１０１のために設定される。水平方向におけるベースバンド・ウェイトは、水平方向におけるビーム属性であって第１ビーム・グループ内のビームに対応するビーム属性を決定するために使用され、あるいは水平方向におけるビーム属性であって第２ビーム・グループ内のビームに対応するビーム属性を決定するために使用されることができる。更に、垂直方向におけるベースバンド・ウェイトであってアンテナ・アレイ１０１のために設定されるビーム・ウェイトは、垂直方向におけるビーム属性であって第１ビーム・グループ内のビームに対応するビーム属性、あるいは垂直方向におけるビーム属性であって第２ビーム・グループ内のビームに対応するビーム属性を決定するために使用される。
同様に、垂直方向におけるベースバンド・ウェイトは、ベースバンド信号のＲＦチャネルへのマッピングとして理解されてもよい。垂直方向におけるビーム属性であってビームに対応するビーム属性は、垂直方向におけるビームの方位及び形状を主に含む。言い換えれば、垂直方向におけるビームの形状、及び垂直方向におけるビームの方位は、アンテナ・エレメントの配置方法、及び垂直方向におけるベースバンド・ウェイトに基づいて決定されてもよい。
本願では、垂直方向でベースバンド・ウェイトの位相のみが制限されているが、ウェイトの振幅は制約されていない。理解を容易にするため、以下、垂直方向におけるベースバンド・ウェイトの位相を計算する方法を説明する具体例を使用する。詳細は以下のとおりである：
垂直面で形成されることを要するｎ個のビームがそれぞれφｉというダウンチルトを有し（ｉ＝１，２．．．ｎ）、垂直方向におけるアンテナ・エレメント間の間隔はｄ２であり、信号波長はλである場合、理想的な状態において、垂直方向における各アンテナ・エレメントのウェイトの位相は理想的なウェイトであり、次のとおりである：
Figure 0006862580
同じＲＦチャネルで駆動される垂直面における２つのアンテナ・エレメント間の固定位相差はΔφであり、同じＲＦチャネルで駆動される垂直面における２つのアンテナ・エレメントを隔てるＮ個のアンテナ・エレメントが存在すると仮定し、ここで、Ｎというカウント方式はＭというカウント方式に類似しており、Ｎ及びＭは２つのアンテナ・エレメントの間で実際に算出されるインターバル・ステップである。例えば、アンテナ・エレメントの１つの行は、「１，５，９，１３，及び１５」というシーケンスで相応して配置される。このケースでは、アンテナ・エレメント「１」からアンテナ・エレメント「５」までにインターバル・ステップが存在し、あるいはアンテナ・エレメント「１」及びアンテナ・エレメント「５」は１アンテナ・エレメントだけ隔てられていると理解されてもよい。このケースではＭは１に等しい。アンテナ・エレメント「１」からアンテナ・エレメント「１５」までに４つのインターバル・ステップが存在し、あるいはアンテナ・エレメント「１」及びアンテナ・エレメント「１５」は４つのアンテナ・エレメントにより隔てられていると理解されてもよい。このケースではＭは４に等しい。同様に、アンテナ・エレメントの１つの列において、同じことがＮのカウント方式に適用される。詳細はここでは説明されない。
Ｎ＝１である場合、垂直方向における各アンテナ・エレメントのウェイトの位相は次のとおりである：
Figure 0006862580
Ｎ＝２である場合、垂直方向における各アンテナ・エレメントのウェイトの位相は次のとおりである：
Figure 0006862580
Ｎ＝４である場合、垂直方向における各アンテナ・エレメントのウェイトの位相は次のとおりである：
Figure 0006862580
ここでＮの値が説明され得る。８行のアンテナ・エレメントを含むアンテナ・アレイの場合、アンテナ・アレイの各列は８つのアンテナ・エレメントを含む。
Ｎ＝１の場合、１つの列のアンテナ・エレメントは、上から下までのシーケンスで配置される「アンテナ・エレメント１、アンテナ・エレメント１、アンテナ・エレメント２、アンテナ・エレメント２、アンテナ・エレメント３、アンテナ・エレメント３、アンテナ・エレメント４、及びアンテナ・エレメント４」であるとすることができる。番号「１」、「２」、「３」、及び「４」はアンテナ・エレメントのラベルを表現するために使用することができ、同じラベルを有するアンテナ・エレメントは同じＲＦチャネルに属する。
Ｎ＝２の場合、１つの列のアンテナ・エレメントは、上から下までのシーケンスで配置される「アンテナ・エレメント１、アンテナ・エレメント２、アンテナ・エレメント１、アンテナ・エレメント２、アンテナ・エレメント３、アンテナ・エレメント４、アンテナ・エレメント３、及びアンテナ・エレメント４」であるとすることができる。番号「１」、「２」、「３」、及び「４」はまたアンテナ・エレメントのラベルを表現するために使用することができ、同じラベルを有するアンテナ・エレメントは同じＲＦチャネルに属する。
Ｎ＝３の場合、１つの列のアンテナ・エレメントは、上から下までのシーケンスで配置される「アンテナ・エレメント１、アンテナ・エレメント２、アンテナ・エレメント３、アンテナ・エレメント１、アンテナ・エレメント２、アンテナ・エレメント３、アンテナ・エレメント４、及びアンテナ・エレメント４」であるとすることができる。番号「１」、「２」、「３」、及び「４」はまたアンテナ・エレメントのラベルを表現するために使用することができ、同じラベルを有するアンテナ・エレメントは同じＲＦチャネルに属する。
Ｎ＝４の場合、１つの列のアンテナ・エレメントは、上から下までのシーケンスで配置される「アンテナ・エレメント１、アンテナ・エレメント２、アンテナ・エレメント３、アンテナ・エレメント４、アンテナ・エレメント１、アンテナ・エレメント２、アンテナ・エレメント３、及びアンテナ・エレメント４」であるとすることができる。番号「１」、「２」、「３」、及び「４」はまたアンテナ・エレメントのラベルを表現するために使用することができ、同じラベルを有するアンテナ・エレメントは同じＲＦチャネルに属する。
「１」、「２」、「３」、及び「４」は本願において具体例であるに過ぎないことに留意すべきである。実際のアプリケーションでは、これらのアンテナ・エレメントを表現するために他の識別子もまた使用されてよい。これは本願で限定されない。
上記のケースの各々に関し、実際のウェイトの位相と理想的なウェイトの位相との間の差を最小化するために、適切なΔφが選択されることを必要とし、その結果、実際のウェイトの位相と理想的なウェイトの位相との間の平均二乗誤差は最小になる。
即ち、次のとおりである。
Figure 0006862580
計算の後に以下を得ることができる：
Figure 0006862580
更に、３つのケースにおける最小平均二乗誤差を得ることができる：
Figure 0006862580
従って、以下を得ることができる：
Figure 0006862580
言い換えれば、Ｎ＝１である場合に、最小平均二乗誤差が取得され得る。従って、同じＲＦチャネルで駆動される垂直面におけるアンテナ・エレメント間の距離は、可能な限り小さいことを要する。従って、Ｎ＝１である場合に、垂直方向における各エレメントのウェイトの位相は次のとおりである：
Figure 0006862580
垂直方向における対応するベースバンド・ウェイトの位相は次のとおりである：
Figure 0006862580
更に、１ビット調整可能位相シフタの代わりに固定位相シフタが垂直方向で使用されるのは以下の理由があるからである：
水平方向におけるビームの角度は、通常、−６５°から６５°の範囲に及ぶ可能性があり、垂直方向におけるビームの角度は、通常、１０°から４０°に及び、過大なビームは生成され得ない。従って、通信要件を基本的に充足するように、固定位相シフタがビーム群を生成する。そして１ビット調整可能位相シフタはより大きな角度範囲内で等間隔にビームを分割することができるが、小さなレンジでビームを細かく調整することはできず、固定位相シフタは小さなレンジで不等間隔でビームを調整することができ、その結果、柔軟性がより強い。
１ビット調整可能位相シフタが垂直方向においても使用される場合、ビームは４つのグループに分割され、即ち２つのビーム・グループは水平方向にあり、２つのビーム・グループは垂直方向にあり、これによりビーム多重化レートの大幅な削減を生じさせる。固定位相シフタが使用される場合、ビームは２つのグループに分割され、２つのビーム・グループは水平方向にあり、１つのビーム・グループは垂直方向にあり、これによりビーム多重化レートを改善する。
尚更に、本願のこの実施形態では、アンテナ・アレイ内のアンテナ・エレメントの各列は複数のアンテナ・エレメントを含み、各アンテナ・エレメントは垂直方向における対応するベースバンド・ウェイトを有し、垂直方向におけるベースバンド・ウェイトであってアンテナ・アレイのベースバンド・ウェイトは、垂直方向におけるビーム属性であって第１ビーム・グループ内の前記ビームに対応するビーム属性を決定するために使用され、垂直方向におけるビーム属性であって第２ビーム・グループ内のビームに対応するビーム属性を決定するために使用される。更に、ウェイトの位相と固定位相角との間に関連関係が存在する。上記の方式では、垂直方向におけるベースバンド・ウェイトであってアンテナ・アレイのベースバンド・ウェイトが、垂直方向におけるビーム属性であってビームに対応するビーム属性を決定するために使用することができ、これによりビーム調整の柔軟性を改善する。
図４及び図４に対応する第１ないし第４実施形態に基づいて、アンテナ装置のアンテナ・アレイが更に配置され得る。理解を容易にするため、以下、３つの特定の実施形態を利用することによりアンテナ装置のアンテナ・アレイを説明する。

実施形態１
選択的に、図４及び図４に対応する第１ないし第４実施形態のうちの任意の１つに基づいて、本願のこの実施形態で提供されるアンテナ装置の第５の選択的な実施形態において、アンテナ・アレイ内のアンテナ・エレメントの各列は第１アンテナ・エレメント・グループと第２アンテナ・エレメント・グループとを含み、第１アンテナ・エレメント・グループは第１ＲＦチャネルに接続され、第２アンテナ・エレメント・グループは第２ＲＦチャネルに接続される。
前記第１アンテナ・エレメント・グループは第１アンテナ・エレメント（ａ１１）と第２アンテナ・エレメント（ａ２１）とを含み、前記第２アンテナ・エレメント・グループは第３アンテナ・エレメント（ａ３１）と第４アンテナ・エレメント（ａ４１）とを含む。
アンテナ・エレメントの各列において、第１アンテナ・エレメント（ａ１１）及び第２アンテナ・エレメント（ａ２１）は隣接しており、第３アンテナ・エレメント（ａ３１）及び第４アンテナ・エレメント（ａ４１）は隣接している。
この実施形態において、アンテナ・アレイはアンテナ・エレメントの複数の列を含み、アンテナ・エレメントの各列は複数のアンテナ・エレメントを含む。説明を容易にするために、図７は本願の実施形態によるアンテナ・アレイのトポロジ構造の概略図（１）である。図に示されているように、ａ１ないしａ８はそれぞれアンテナ・アレイのアンテナ・エレメントの列に対応する列シーケンス番号を表現するために使用され、Ａ１ないしＡ８はそれぞれアンテナ・アレイのアンテナ・エレメントの行に対応する行シーケンス番号を表現するために使用される。図７における列シーケンス番号及び行シーケンス番号は具体例であるに過ぎないことが理解され得る。実際のアプリケーションでは、別のシーケンス番号の書き方も存在し得る。
アンテナ・アレイ内のアンテナ・エレメントの各列は第１アンテナ・エレメント・グループと第２アンテナ・エレメント・グループとを含む。図７に示されるように、アンテナ・エレメントの第１列が具体例として使用される。アンテナ・エレメントの第１列は第１アンテナ・エレメント・グループと第２アンテナ・エレメント・グループとを含む。第１アンテナ・エレメント・グループは第１アンテナ・エレメントと第２アンテナ・エレメントとを含む。第１アンテナ・エレメントは、アンテナ・アレイ内の第１行に対応する第１アンテナ・エレメントであってもよく、第２アンテナ・エレメントは、アンテナ・アレイ内の第２行に対応する第１アンテナ・エレメントであってもよい。説明を容易にするため、第１アンテナ・エレメントはａ１１として命名されてもよく、第２アンテナ・エレメントはａ２１として命名されてもよい。同様に、第２アンテナ・エレメント・グループは第３アンテナ・エレメントと第４アンテナ・エレメントとを含む。第３アンテナ・エレメントは、アンテナ・アレイ内の第３行に対応する第１アンテナ・エレメントであってもよく、第４アンテナ・エレメントは、アンテナ・アレイ内の第４行に対応する第１アンテナ・エレメントであってもよい。第３アンテナ・エレメントはａ３１として命名され、第４アンテナ・エレメントはａ４１として命名されてもよい。第１アンテナ・エレメント・グループにおける双方のアンテナ・エレメントが第１ＲＦチャネルに接続され、第２アンテナ・エレメント・グループにおける双方のアンテナ・エレメントが第２ＲＦチャネルに接続される。第１ＲＦチャネルはＲＦチャネル１であってもよく、第２ＲＦチャネルはＲＦチャネル２であってもよい。図７において同じラベルを有するアンテナ・エレメントは同じＲＦチャネルを表すことを理解することができる。
アンテナ・エレメントの第１列において、第１アンテナ・エレメント（ａ１１）と第２アンテナ・エレメント（ａ２１）とは隣接しており、第３アンテナ・エレメント（ａ３１）と第４アンテナ・エレメント（ａ４１）とは隣接している。同様に、アンテナ・アレイの別の列において、垂直方向において同じＲＦチャネルに属するアンテナ・エレメントもまた隣接して配置される。例えば、アンテナ・エレメントの第１列において、ＲＦチャネル３に属するアンテナ・エレメントは隣接して配置される。別の例として、アンテナ・エレメントの第２列において、ＲＦチャネル６に属するアンテナ・エレメントは隣接して配置される。これはここでは列挙されない。
図８は本願の実施形態によるアンテナ・アレイのトポロジ構造の概略図（２）である。図に示されているように、アンテナ・アレイ内の第１列は第１アンテナ・エレメント列である。説明を容易にするために、第１アンテナ・エレメント列はａ１として命名されてもよい。同様に、第２アンテナ・エレメント列はａ５として命名されてもよい。第１アンテナ・エレメント列（ａ１）において、第１アンテナ・エレメントはａ１１として命名されてもよく、第２アンテナ・エレメントはａ２１として命名されてもよい。第２アンテナ・エレメント列（ａ５）において、第５アンテナ・エレメントはａ１５として命名されてもよく、第６アンテナ・エレメントはａ２５として命名されてもよい。
第１アンテナ・エレメント（ａ１１）と、第２アンテナ・エレメント（ａ２１）と、第５アンテナ・エレメント（ａ１５）と、第６アンテナ・エレメント（ａ２５）とは全て同じＲＦチャネルに接続され、ＲＦチャネル数を削減し、マルチ・ビーム・システムのコストを削減することができる。図９は本願の実施形態により同じチャネルで４つのアンテナ・エレメントを駆動する概略的な構造図である。図に示されているように、同じＲＦチャネルで駆動されるアンテナ・エレメントは、同じラベルを利用することにより表現される。図９は、４つのアンテナ・エレメントが１つのＲＦチャネルで駆動される接続方式を示す。同じＲＦチャネルで駆動される４つのアンテナ・エレメント間の接続関係は次のように示される：水平方向におけるアンテナ・エレメント間の位相差は１ビット調整可能位相シフタを利用することにより実装されてもよく、垂直方向におけるアンテナ・エレメント間の位相差は固定位相シフタを利用することにより実装されてもよい。
図７、図８、及び図９に示されるエレメント構成方式及びエレメント番号付け方式は具体例であるに過ぎず、本願における限定として解釈されるべきでないことに留意すべきである。
具体的には、水平方向で隣接するアンテナ・エレメント間の間隔ｄ１が０．５２λである場合、例えば図７又は図８に示されるアンテナ・アレイでは、同じＲＦチャネルで駆動される水平アンテナ・エレメントを隔てる４つのアンテナ・エレメントが存在し、言い換えればＭ＝４であり（例えば、アンテナ・エレメントは数えるとａ１２，ａ１３，ａ１４，及びａ１５である）、所定のビーム方位レンジはθｍｉｎ，θｍａｘ∈［−６０°，６０°］であり、ｋは以下の式に従って計算により取得することが可能であり、ｋは整数である。
Figure 0006862580
従って、ｋの可能な値が得られ、ｋは複数のｋｉを含み、各ｋｉの値に対応するビーム方位θｉが計算される。ｋｉ＝１である具体例が以下の説明で使用される。ｋｉ＝１である場合、ビーム方位θｉの値は以下の式に従う計算により得ることができる：
Figure 0006862580
ｋｉ＝１である場合に対応するθｉは１３．９°であることを数式（１）による計算から学ぶことができる。
θｉ＝１３．９°である場合、水平方向における対応するベースバンド・ウェイトは以下の式に従って得ることができる：
Figure 0006862580
言い換えれば、４つの水平ウェイトはそれぞれ１，ｅｘｐ（−ｊ・４５°），ｅｘｐ（−ｊ・９０°），及びｅｘｐ（−ｊ・１３５°）である。
同様に、ｋｉの値が別の値である場合、ｋｉに対応するθｉ及び対応するベースバンド・ウェイトはまた以下の式に従う計算により得ることも可能である。
Figure 0006862580
計算結果に基づいて７つのビームがそれぞれ取得され、各ビームに対応するビーム方位、ベースバンド・ウェイト、及び１ビット調整可能位相シフタの状態は、表１に示される。
Figure 0006862580
１ビット調整可能位相シフタの調整可能な角度は０°又は１８０°であってもよい。式（１）、式（２）及び表１に示される内容を参照すると、ビーム・シーケンス番号が１である場合、相応してｋｉ＝３であり；ビーム・シーケンス番号が３である場合、相応してｋｉ＝１であり；ビーム・シーケンス番号が５である場合、相応してｋｉ＝−１であり；ビーム・シーケンス番号が７である場合、相応してｋｉ＝−３であり；ビーム・シーケンス番号が２である場合、相応してｋｉ＝２であり；ビーム・シーケンス番号が４である場合、相応してｋｉ＝０であり；及びビーム・シーケンス番号が６である場合、相応してｋｉ＝−２である。
１ビット調整可能位相シフタの角度が１８０°である場合に、１ビット調整可能位相シフタの角度は４つのビームに対応し、４つのビームは第１ビーム・グループとして使用されてもよい。１ビット調整可能位相シフタの角度が０°である場合に、１ビット調整可能位相シフタの角度は３つのビームに対応し、３つのビームは第２ビーム・グループとして使用されてもよい。代替的に、１ビット調整可能位相シフタの角度が１８０°である場合に、１ビット調整可能位相シフタの角度は４つのビームに対応し、４つのビームは第２ビーム・グループとして使用されてもよい。１ビット調整可能位相シフタの角度が０°である場合に、１ビット調整可能位相シフタの角度は３つのビームに対応し、３つのビームは第１ビーム・グループとして使用されてもよい。
図１０は本願の実施形態による水平方向における第１ビーム・グループ及び第２ビーム・グループ内のビームの概略図である。図に示されるように、７つのビームは、１ビット調整可能位相シフタが０°及び１８０°であるケースに実際に交互に対応する。従って、７つのビームは共存しない。１ビット調整可能位相シフタが１８０°である場合、１ビット調整可能位相シフタは図１０の右上の４つのビームに対応する。１ビット調整可能位相シフタが０°である場合、１ビット調整可能位相シフタは図１０の右下の３つのビームに対応する。１ビット調整可能位相シフタはビームのグループ化を完了し、グループ内のビーム間の干渉は比較的小さい。
複数のビームが水平方向において形成されることが可能であり、ビームのグループ化は１ビット調整可能位相シフタを利用することにより完了し、同じグループ内のビームは高いアイソレーション特性を有することが、分析により図１０から学ぶことができる。１ビット調整可能位相シフタは、ベースバンド・ウェイトに関連して、第１ビーム・グループと第２ビーム・グループとの間で切り替わる。
上記の内容は水平方向におけるベースバンド・ウェイトを計算する方法を主に説明している。以下、垂直方向における固定位相差を計算する方法を説明する。
具体的に、図４に対応する第４の選択的な実施形態によれば、Ｎ＝１である場合に、実際のウェイトの位相と理想的なウェイトの位相との間の差は最小になり、言い換えれば最小平均二乗誤差が取得され得る。従って、Ｎ＝１である場合に、固定位相差Δφが以下の数式に従う計算により取得され得る：
Figure 0006862580
４つのビームが垂直方向で生成され、ビームのビーム・ダウンチルトφｉがそれぞれ２°，５°，１１°，及び２０°であり、ビーム・ダウンチルトφｉが式（３）に代入された後に計算によりΔφ＝４７．５°が取得されることが、図７及び図８におけるアンテナ・アレイから学ぶことができる。固定位相シフタの物理特性を考察すると、Δφ＝４７．５°はΔφ＝４５°に量子化され、同じＲＦチャネルに属する２つの隣接するアンテナ・エレメント間の間隔距離は具体的にはｄ２＝０．７８λであり得る。
図７及び図８に示されるアンテナ・アレイに基づいて、垂直に隣接するアンテナ・エレメント間の間隔が０．７８λであり、２つのアンテナ・エレメントが垂直方向において１つのＲＦチャネルで駆動された後に、ビームの垂直ビーム指向性パターンが、１つのアンテナ・エレメントが１つのＲＦチャネルで駆動されるケースに近接し得るように、固定位相差（例えば、Δφ＝４５°）を設計することができる。図１１（ａ）、図１１（ｂ）、図１１（ｃ）、及び図１１（ｄ）を参照すると、４つの図はそれぞれビーム・ダウンチルトが２°、５°、１１°、及び２０°である垂直ビーム指向性パターンに対応する。
図１１（ａ）に示されるように、ビーム・ダウンチルトが２°である場合に、「［ＦＤＤ］＿Ｆ２０００＿Ｂ＿１０Ｂ＿１」は１つのアンテナ・エレメントが１つのＲＦチャネルで駆動されている垂直ビーム指向性パターンであり、「［ＦＤＤ］＿Ｆ２０００＿ＢＶ＿１０Ｂ＿２」は本願において２つのアンテナ・エレメントが１つのＲＦチャネルで駆動されている垂直ビーム指向性パターンであることを学ぶことができる。
図１１（ｂ）に示されるように、ビーム・ダウンチルトが５°である場合に、「［ＦＤＤ］＿Ｆ２０００＿Ｂ＿１０Ｂ＿３」は１つのアンテナ・エレメントが１つのＲＦチャネルで駆動されている垂直ビーム指向性パターンであり、「［ＦＤＤ］＿Ｆ２０００＿ＢＶ＿１０Ｂ＿４」は本願において２つのアンテナ・エレメントが１つのＲＦチャネルで駆動されている垂直ビーム指向性パターンであることを学ぶことができる。
図１１（ｃ）に示されるように、ビーム・ダウンチルトが１１°である場合に、「［ＦＤＤ］＿Ｆ２０００＿Ｂ＿１０Ｂ＿５」は１つのアンテナ・エレメントが１つのＲＦチャネルで駆動されている垂直ビーム指向性パターンであり、「［ＦＤＤ］＿Ｆ２０００＿ＢＶ＿１０Ｂ＿６」は本願において２つのアンテナ・エレメントが１つのＲＦチャネルで駆動されている垂直ビーム指向性パターンであることを学ぶことができる。
図１１（ｄ）に示されるように、ビーム・ダウンチルトが２０°である場合に、「［ＦＤＤ］＿Ｆ２０００＿Ｂ＿１０Ｂ＿１０」は１つのアンテナ・エレメントが１つのＲＦチャネルで駆動されている垂直ビーム指向性パターンであり、「［ＦＤＤ］＿Ｆ２０００＿ＢＶ＿１０Ｂ＿９」は本願において２つのアンテナ・エレメントが１つのＲＦチャネルで駆動されている垂直ビーム指向性パターンであることを学ぶことができる。
実施形態１において２つのアンテナ・エレメントが１つのＲＦチャネルで駆動される場合において、ビーム・ダウンチルトが２°である場合、本願におけるアンテナ・ゲイン損失は約０．７０デシベル（ｄｅｃｉｂｅｌ，ｄＢ）であり；ビーム・ダウンチルトが５°である場合、本願におけるアンテナ・ゲイン損失は約０．３５デシベルであり；ビーム・ダウンチルトが１１°である場合、本願におけるアンテナ・ゲイン損失は約０．０１デシベルであり；又はビーム・ダウンチルトが２０°である場合、本願におけるアンテナ・ゲイン損失は約０．１８デシベルである。１つのアンテナ・エレメントが１つのＲＦチャネルで駆動されるケースと比較すると、本願のこの実施形態では、アンテナ・ゲイン損失は非常に小さく、サイド・ローブのみが何度か増加しているに過ぎない。
尚更に、アンテナ・アレイのトポロジ構造が本願のこの実施形態で詳細に説明される。要するに、アンテナ・アレイにおいて、同じＲＦチャネルで駆動される複数のアンテナ・エレメント間の距離は水平方向において可能な限り大きいことを必要とし、アンテナ・エレメントは垂直方向において隣接して配置される。上記の配置方法において、複数のビームが水平方向において形成されることが可能であり、１ビット調整可能位相シフタを利用することによりビームのグルーピングが完了し、第１ビーム・グループ及び第２ビーム・グループ内の双方のビームは高いアイソレーションを有する。複数のアンテナ・エレメントが同じＲＦチャネルで駆動される方法が垂直方向において使用され、それによりＲＦチャネル数を削減し、システムの複雑性及びコストを大幅に削減する。
理解を容易にするために、以下、本文及び添付図面を参照して本願の実施形態１の特徴を説明する。詳細は次のとおりである：
図１２は本願の実施形態による水平方向のチャネルを復元する概略図である。１ビット調整可能位相シフタが存在するので、２つの水平に組み合わせられるチャネル、即ちｈｅｆｆ１及びｈｅｆｆ２がそれぞれ２つの隣接する瞬間に取得されることが可能であり、ここでｈｅｆｆ１＝ｈ１＋ｈ２及びｈｅｆｆ２＝ｈ１−ｈ２である。従って、ｈ１及びｈ２は以下の式に従ってｈｅｆｆ１及びｈｅｆｆ２に基づく計算により取得され得る：
Figure 0006862580
水平アンテナ・エレメントのオリジナル・チャネルが取得された後に、角度電力スペクトルを推定することが可能であり、その結果、ユーザーにより良く応対するために複数のビームが選択される。電力スペクトルは電力スペクトル密度関数の略であり、単位周波数バンドにおける信号電力として定義され、信号電力が周波数とともに変化する状態、即ち周波数ドメインにおける信号電力の分布状態を表現するために主に使用される。図１３は本願の実施形態による角度電力スペクトル推定に基づくマルチ・ビーム・スケジューリングの概略図である。図に示されるように、図中の水平座標の値は角度を表現するために使用されており、垂直座標の値は正規化された信号電力をｄＢの単位で表現するために使用されている。図中の実線カーブにおける角度電力スペクトル推定結果が取得される場合に、２つの中央の破線カーブのビームがユーザーに応対するためにグループＡから選択され、チャネル特性を最大限合わせることができる。図１３は２つのビーム・グループ、即ちグループＡ及びグループＢを更に含む。グループＡは４つのビームを含み、グループＢは３つのアンテナ・グループを含む。グループＡが第１ビーム・グループである場合に、グループＢは第２ビーム・グループであることが理解され得る。グループＡが第２ビーム・グループである場合に、グループＢは第１ビーム・グループである。
アンテナ・アレイのトポロジ構造であって実施形態１に対応するトポロジ構造は、水平方向において完全な自由度のチャネル復元能力を有することを、上記の分析から容易に学ぶことができる。通常、水平に結合されるチャネルのみが復元され得る。しかしながら、本願では、各アンテナ・エレメントのチャネルであって水平結合前に存在するチャネルが、適切なビームを選択することを支援するために復元されることが可能である。チャネル自由度とは、受信信号空間の次元数、即ち信号を独立に送信するためのチャネル数を示す。通信プロセスでは、より良いチャネル自由度が取得されるように常に望まれ、その結果、通信チャネル能力が増やされ、それによりシステム・スループットを増加させる。
図１４は本願の実施形態による正規化されたチェビシェフ・ウェイトの概略図である。図に示されるように、水平方向におけるアンテナ・ウェイトの重み付けの間に、チェビシェフ・ウェイトは、通常、サイド・ローブを抑制するように選択されることが可能である。チェビシェフ・ウェイトは、中央アンテナ・エレメントの高い電力と、両側のアンテナ・エレメントの低い電力とにより特徴付けられる。２０ｄＢのサイド・ローブにより抑制される８列のアンテナ・エレメントのウェイトが具体例として使用される。合計電力の１／８を越えない単独チャネル電力を利用することによって正規化プロセスが実行され、チェビシェフ・ウェイトの放射電力０．６３４が計算により取得することができ、言い換えれば電力効率は６３．４％だけであるに過ぎない。従って、電力損失は比較的大きい。
比較すると、アンテナ・アレイのトポロジ構造であって本願の実施形態１に対応するトポロジ構造を利用することによって、電力損失は効果的に削減されることが可能である。図１５は本願の実施形態による正規化されたチャネル電力の概略図である。図に示されるように、２０ｄＢのサイド・ローブにより抑制された８列のアンテナ・エレメントのウェイトが具体例として使用される。合計電力の１／４を越えない単独チャネル電力を利用することにより、正規化プロセスが実行される。各ＲＦチャネルで駆動される２つのアンテナ・エレメントのうちの一方は正確にエッジにあり、他方は正確に中央にあることを学ぶことができる。アンテナ・エレメントの電力分布は図１４におけるものと同様に均等ではないが、アンテナ・エレメントがチャネルに統合された後に、チャネル間の電力バランスは非常に良い。相対的に良い電力バランスは次のように具体的に表現される：ＲＦチャネルの電力は互いに近接している。互いに電力がより近接する場合、正規化された電力損失はより小さい。従って図１５に対応する電力効率は９５％に到達し得る。

実施形態２
選択的に、図４及び図４に対応する第１ないし第４実施形態のうちの任意の１つに基づいて、本願のこの実施形態で提供されるアンテナ装置の第６の選択的な実施形態において、アンテナ・アレイは第１アンテナ・エレメント列（ｂ１）を含むことができる。
第１アンテナ・エレメント列（ｂ１）は第１アンテナ・エレメント・グループと第２アンテナ・エレメント・グループとを含み、第１アンテナ・エレメント・グループは第１ＲＦチャネルに接続され、第２アンテナ・エレメント・グループは第２ＲＦチャネルに接続され、第１アンテナ・エレメント・グループは第１アンテナ・エレメント（ｂ１１）と第２アンテナ・エレメント（ｂ２１）とを含み、第２アンテナ・エレメント・グループは第３アンテナ・エレメント（ｂ３１）と第４アンテナ・エレメント（ｂ４１）とを含む。
第１アンテナ・エレメント列（ｂ１）において、第１アンテナ・エレメント（ｂ１１）と第２アンテナ・エレメント（ｂ２１）とは隣接しており、第３アンテナ・エレメント（ｂ３１）と第４アンテナ・エレメント（ｂ４１）とは隣接している。
この実施形態では、アンテナ・アレイは複数列のアンテナ・エレメントを含み、アンテナ・エレメントの各列は複数のアンテナ・エレメントを含む。説明を容易にするために、図１６は、本願の実施形態によるアンテナ・アレイの別のトポロジ構造の概略図（１）である。図に示されるように、ｂ１ないしｂ８はそれぞれアンテナ・アレイ内のアンテナ・エレメントの列に対応する列シーケンス番号を表現するために使用され、Ｂ１ないしＢ８はそれぞれアンテナ・アレイ内のアンテナ・エレメントの行に対応する行シーケンス番号を表現するために使用される。図１６における列シーケンス番号及び行シーケンス番号は単なる具体例であるに過ぎないことが理解され得る。実際のアプリケーションでは、別のシーケンス番号の書き方も存在し得る。
第１アンテナ・アレイ内の第１アンテナ・エレメント列（ｂ１）は第１アンテナ・エレメント・グループと第２アンテナ・エレメント・グループとを含む。図１６に示されるように、アンテナ・アレイ内の第１列は第１アンテナ・エレメント列であることが仮定される。説明を容易にするために、第１アンテナ・エレメント列はｂ１として命名されてもよく、第１アンテナ・エレメント列（ｂ１）は第１アンテナ・エレメント・グループと第２アンテナ・エレメント・グループとを含む。第１アンテナ・エレメント・グループは第１アンテナ・エレメントと第２アンテナ・エレメントとを含む。第１アンテナ・エレメントはアンテナ・アレイ内の第１行に対応する第１アンテナ・エレメントであってもよく、第２アンテナ・エレメントはアンテナ・アレイ内の第２行に対応する第１アンテナ・エレメントであってもよい。説明を容易にするために、第１アンテナ・エレメントはｂ１１として命名されてもよく、第２アンテナ・エレメントはｂ２１として命名されてもよい。同様に第２アンテナ・エレメント・グループは第３アンテナ・エレメントと第４アンテナ・エレメントとを含む。第３アンテナ・エレメントはアンテナ・アレイ内の第３行に対応する第１アンテナ・エレメントであってもよく、第４アンテナ・エレメントはアンテナ・アレイ内の第４行に対応する第１アンテナ・エレメントであってもよい。第３アンテナ・エレメントはｂ３１として命名されてもよく、第４アンテナ・エレメントはｂ４１として命名されてもよい。第１アンテナ・エレメント・グループ内のアンテナ・エレメント双方は第１ＲＦチャネルに接続され、第２アンテナ・エレメント・グループ内のアンテナ・エレメント双方は第２ＲＦチャネルに接続される。第１ＲＦチャネルはＲＦチャネル１であってもよく、第２ＲＦチャネルはＲＦチャネル２であってもよい。図１６において同じラベルを有するアンテナ・エレメントは同じＲＦチャネルを表現することが理解され得る。
第１アンテナ・エレメントの第１列（ｂ１）において、第１アンテナ・エレメント（ｂ１１）と第２アンテナ・エレメント（ｂ２１）とは隣接しており、第３アンテナ・エレメント（ｂ３１）と第４アンテナ・エレメント（ｂ４１）とは隣接している。同様に、アンテナ・エレメントの他の列において、垂直方向において同じＲＦチャネルに属するアンテナ・エレメントもまた隣接して配置される。例えば、アンテナ・エレメントの第１列（ｂ１）において、ＲＦチャネル３に属するアンテナ・エレメントは隣接して配置される。別の例として、アンテナ・エレメントの第２列（ｂ２）において、ＲＦチャネル６に属するアンテナ・エレメントは隣接して配置される。これはここでは列挙されない。
図１７は本願の実施形態によるアンテナ・アレイの別のトポロジ構造の概略図（２）である。図に示されるように、アンテナ・アレイ内の第１列は第１アンテナ・エレメント列であることが仮定される。説明を容易にするために、第１アンテナ・エレメント列はｂ１として命名されてもよい。同様に、第２アンテナ・エレメント列はｂ６として命名されてもよい。第１アンテナ・エレメント列（ｂ１）において、第１アンテナ・エレメントはｂ１１として命名されてもよく、第２アンテナ・エレメントはｂ２１として命名されてもよい。第２アンテナ・エレメント列（ｂ６）において、第５アンテナ・エレメントはｂ１６として命名されてもよく、第６アンテナ・エレメントはｂ２６として命名されてもよい。
第１アンテナ・エレメント（ｂ１１）と、第２アンテナ・エレメント（ｂ２１）と、第５アンテナ・エレメント（ｂ１６）と、第６アンテナ・エレメント（ｂ２６）とは全て同じＲＦチャネルに接続され、ＲＦチャネル数を削減し、マルチ・ビーム・システムのコストを削減することができる。図１８は、本願の実施形態により同じチャネルで４つのアンテナ・エレメントを駆動する概略的な構造図である。図に示されるように、同じＲＦチャネルで駆動されるアンテナ・エレメントは同じラベルを利用して表現される。図１８は４つのアンテナ・エレメントが１つのＲＦチャネルで駆動される接続方式を示す。同じＲＦチャネルで駆動される４つのアンテナ・エレメント間の接続関係は次のとおりである：水平方向におけるアンテナ・エレメント間の位相差は１ビット調整可能位相シフタを利用することで実装され、垂直方向におけるアンテナ・エレメント間の位相差は固定位相シフタを利用することで実装されることが可能である。
図１９は本願の実施形態によるアンテナ・アレイの別のトポロジ構造の概略図（３）である。図に示されているように、アンテナ・アレイ内の第４列が第３アンテナ・エレメント列であることが仮定されている。説明を容易にするために、第３アンテナ・エレメント列はｂ４と命名されてもよい。第３アンテナ・エレメント列（ｂ４）は第３アンテナ・エレメント・グループを含み、第３アンテナ・エレメント・グループは第３ＲＦチャネルに接続され、及び第３アンテナ・エレメント・グループは第７アンテナ・エレメントと、第８アンテナ・エレメントと、第９アンテナ・エレメントと、第１０アンテナ・エレメントとを含む。説明を容易にするため、第７アンテナ・エレメントはｂ１４と命名され、第８アンテナ・エレメントはｂ２４と命名され、第９アンテナ・エレメントはｂ３４と命名され、第１０アンテナ・エレメントはｂ４４と命名されてもよい。
第７アンテナ・エレメント（ｂ１４）と、第８アンテナ・エレメント（ｂ２４）と、第９アンテナ・エレメント（ｂ３４）と、第１０アンテナ・エレメント（ｂ４４）とは全て同じＲＦチャネルに接続され、ＲＦチャネル数を削減し、マルチ・ビーム・システムのコストを削減することができる。図２０は、本願の実施形態により同じチャネルで垂直方向における４つのアンテナ・エレメントを駆動する概略的な構造図である。図に示されているように、同じＲＦチャネルで駆動されるアンテナ・エレメントは同じラベルを使用することにより表現されている。同じＲＦチャネルで駆動される４つのアンテナ・エレメント間の接続関係は次のとおりである：垂直方向におけるアンテナ・エレメント間の位相差は固定位相シフタを利用することにより実装されることが可能である。
図１６ないし図２０に示されるエレメント配置方式及びエレメント番号付け方式は単なる具体例であるに過ぎず、本願の限定として解釈されるべきでないことに留意すべきである。
アンテナ・アレイ内のアンテナ・エレメントの配置方式は図１６、図１７、及び図１９に基づいて示される。同じＲＦチャネルで駆動されるアンテナ・エレメントは同じ数字のラベル記号を利用することにより表現される。
ＲＦチャネル１ないしＲＦチャネル１２は、同じ無線周波数チャネルで駆動されるエレメント間の距離が、水平方向では可能な限り大きいことを必要とし、垂直方向では可能な限り小さいことを必要とすることによって特徴付けられることを学ぶことができる。実施形態１と比較すると、同じＲＦチャネルで駆動される水平エレメント間の間隔の値Ｍは、ビーム数を増やすために４から５に増やされる。ＲＦチャネル１３ないしＲＦチャネル１６に対応するアンテナ・エレメントの配置方式は変更され、具体的には、垂直方向で同じＲＦチャネルに属するアンテナ・エレメントは隣接して配置される。更に、ＲＦチャネル１３からＲＦチャネル１６は、制御チャネル等のカバレッジを保証するために、高い電力を有するＰＡを利用することにより駆動される。
実施形態１と同様に、４つのアンテナ・エレメントが１つのＲＦチャネルで駆動されるサブアレイ接続方式が、ＲＦチャネル１ないしＲＦチャネル１２に関して使用される。実施形態１とは異なり、垂直方向における４つのアンテナ・エレメントが１つのＲＦチャネルで駆動されるサブアレイ接続方式が、ＲＦチャネル１３ないしＲＦチャネル１６に関して使用される。双方のサブアレイ接続方式は固定位相シフト方式である。
実施形態２に対応するアンテナ・エレメント配置に基づいて、カバレッジを保証するために、ＵＭＴＳ及びＬＴＥ等の既存のプロトコルの制約の下で幅広いビームを利用することによって、セル・リファレンス信号（ｃｅｌｌ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｓｉｇｎａｌ，ＣＲＳ）が、物理ダウンリンク制御チャネル（ｐｈｙｓｉｃａｌ ｄｏｗｎｌｉｎｋ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｈａｎｎｅｌ，ＰＤＣＣＨ）及び物理ブロードキャスト・チャネル（ｐｈｙｓｉｃａｌ ｂｒｏａｄｃａｓｔ ｃｈａｎｎｅｌ，ＰＢＣＨ）で送信されることを必要とする。実施形態１と比較すると、実施形態２では、幅広いビームが、ＲＦチャネル１３ないしＲＦチャネル１６を利用することにより形成されることが可能であり、ＰＤＣＣＨ及びＰＢＣＨでＣＲＳを送信するために使用される。物理ダウンリンク共有チャネル（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｓｈａｒｅｄ Ｃｈａｎｎｅｌ，ＰＤＳＣＨ）で信号を送信するためにＲＦチャネル１ないしＲＦチャネル１６を利用することによって狭いビームが形成される場合、全てのＲＦチャネルが伝送に参加する。従って、高い電力でＰＡにより追加的に送信される電力が、事前に補正されることを必要とする。高い電力でＰＡにより送信される電力が６ｄＢより大きい場合、高い電力のＰＡに対応する２列のウェイト係数には、０．５が乗じられる。
同じＲＦチャネルで駆動される水平アンテナ・エレメントを隔てる５つのアンテナ・エレメントが存在し、言い換えればＭ＝５であることを図１６、図１７、又は図１９に示されるアンテナ・アレイから学ぶことができる（例えば、アンテナ・エレメントは数えるとｂ１２，ｂ１３，ｂ１４，ｂ１５，及びｂ１６である）。上記の第２の選択的な実施形態で提供される関連する式によれば、水平方向のベースバンド・ウェイトの計算方式において実施形態１のビーム方位を利用することによって、計算結果が得られてもよい。９個のビームが計算結果に基づいて取得され、各ビームに対応するビーム方位と、ベースバンド・ウェイトと、１ビット調整可能位相シフタの状態とは表２に示されている。
Figure 0006862580
１ビット調整可能位相シフタの調整可能な角度は０°又は１８０°であってもよい。表２に示される内容を参照すると、ビーム・シーケンス番号が１である場合、相応してｋｉ＝４であり；ビーム・シーケンス番号が３である場合、相応してｋｉ＝２であり；ビーム・シーケンス番号が５である場合、相応してｋｉ＝０であり；ビーム・シーケンス番号が７である場合、相応してｋｉ＝−２であり；ビーム・シーケンス番号が９である場合、相応してｋｉ＝−４であり；ビーム・シーケンス番号が２である場合、相応してｋｉ＝３であり；ビーム・シーケンス番号が４である場合、相応してｋｉ＝１であり；ビーム・シーケンス番号が６である場合、相応してｋｉ＝−１であり；及びビーム・シーケンス番号が８である場合、相応してｋｉ＝−３である。
１ビット調整可能位相シフタの角度が１８０°である場合に、１ビット調整可能位相シフタの角度は４つのビームに対応し、４つのビームは第１ビーム・グループとして使用されてもよい。１ビット調整可能位相シフタの角度が０°である場合に、１ビット調整可能位相シフタの角度は５つのビームに対応し、５つのビームは第２ビーム・グループとして使用されてもよい。代替的に、１ビット調整可能位相シフタの角度が１８０°である場合に、１ビット調整可能位相シフタの角度は４つのビームに対応し、４つのビームは第２ビーム・グループとして使用されてもよい。１ビット調整可能位相シフタの角度が０°である場合に、１ビット調整可能位相シフタの角度は５つのビームに対応し、５つのビームは第１ビーム・グループとして使用されてもよい。
図２１は本願の実施形態による水平方向における第１ビーム・グループ及び第２ビーム・グループ内のビームの別の概略図である。図に示されるように、９つのビームは、１ビット調整可能位相シフタが０°及び１８０°であるケースに実際に交互に対応する。従って、９つのビームは共存しない。１ビット調整可能位相シフタが１８０°である場合、１ビット調整可能位相シフタは図２１の右上の４つのビームに対応する。１ビット調整可能位相シフタが０°である場合、１ビット調整可能位相シフタは図２１の右下の５つのビームに対応する。１ビット調整可能位相シフタはビームのグループ化を完了し、グループ内のビーム間の干渉は比較的小さい。
複数のビームが水平方向において形成されることが可能であり、ビームのグループ化は１ビット調整可能位相シフタを利用することにより完了し、同じグループ内のビームは高いアイソレーション特性を有することが、分析により図２１から学ぶことができる。１ビット調整可能位相シフタは、ベースバンド・ウェイトに関連して、第１ビーム・グループと第２ビーム・グループとの間で切り替わる。
上記の内容は水平方向におけるベースバンド・ウェイトを計算する方法を主に説明している。以下、垂直方向における固定位相差を計算する方法を説明する。
具体的に、図４に対応する第４の選択的な実施形態によれば、Ｎ＝１である場合に、実際のウェイトの位相と理想的なウェイトの位相との間の差は最小になり、言い換えれば最小平均二乗誤差が取得され得る。従って、Ｎ＝１である場合に、固定位相差Δφが以下の数式に従う計算により取得され得る：
Figure 0006862580
４つのビームが垂直方向で生成され、ビームのビーム・ダウンチルトφｉがそれぞれ２°，５°，１１°，及び２０°であり、ビーム・ダウンチルトφｉが式（５）に代入された後に計算によりΔφ＝４７．５°が取得されることが、図１６、図１７、又は図１９におけるアンテナ・アレイから学ぶことができる。固定位相シフタの物理特性を考察すると、Δφ＝４７．５°はΔφ＝４５°に量子化され、同じＲＦチャネルに属する２つの隣接するアンテナ・エレメント間の間隔距離は具体的にはｄ２＝０．７８λであり得る。
尚更に、アンテナ・アレイのトポロジ構造が本願のこの実施形態で詳細に説明される。要するに、同じＲＦチャネルで駆動される複数のアンテナ・エレメント間の距離は水平方向において可能な限り大きいことを必要とし、アンテナ・エレメントは垂直方向において隣接して配置される。上記の配置方法において、複数のビームが水平方向において形成されることが可能であり、１ビット調整可能位相シフタを利用することによりビームのグルーピングが完了し、第１ビーム・グループ及び第２ビーム・グループ内の双方のビームは高いアイソレーションを有する。複数のアンテナ・エレメントが同じＲＦチャネルで駆動される方法が垂直方向において使用され、それによりＲＦチャネル数を効果的に削減し、システムのコストを大幅に削減する。更に、アンテナ・アレイ内のアンテナ・エレメントは２つの方式で配置されることが可能である。異なる仕様におけるＰＡｓそれぞれは、制御チャネルでの信号伝送に互換性があるように、アンテナ・エレメントの２つの配置方式について使用されてもよく、これによりソリューションの実現性を向上させる。更に、本願の実施形態は、ＵＭＴＳ及びＬＴＥ等の標準に更に互換性があり、それによりソリューションの実現性を向上させる。

実施形態３
選択的に、図４及び図４に対応する第１ないし第４実施形態のうちの任意の１つに基づいて、本願のこの実施形態で提供されるアンテナ装置の第７の選択的な実施形態において、アンテナ・アレイ内のアンテナ・エレメントの各列は第１アンテナ・エレメント・グループと第２アンテナ・エレメント・グループとを含み、第１アンテナ・エレメント・グループは第１ＲＦチャネルに接続され、第２アンテナ・エレメント・グループは第２ＲＦチャネルに接続される。
第１アンテナ・エレメント・グループは第１アンテナ・エレメント（ｃ１１）を含み、第２アンテナ・エレメント・グループは第２アンテナ・エレメント（ｃ２１）を含む。
アンテナ・エレメントの各列において、第１アンテナ・エレメント（ｃ１１）と第２アンテナ・エレメント（ｃ２１）とは隣接している。
この実施形態において、アンテナ・アレイはアンテナ・エレメントの複数列を含み、アンテナ・エレメントの各列は複数のアンテナ・エレメントを含む。説明を容易にするために、図２２は本願の実施形態によるアンテナ・アレイの更に別のトポロジ構造の概略図（１）である。図に示されているように、ｃ１ないしｃ８はそれぞれアンテナ・アレイ内のアンテナ・エレメントの列に対応する列シーケンス番号を表現するために使用され、Ｃ１ないしＣ１２はそれぞれアンテナ・アレイ内のアンテナ・エレメントの行に対応する行シーケンス番号を表現するために使用される。図２２における列シーケンス番号及び行シーケンス番号は単なる具体例であるに過ぎないことが理解され得る。実際のアプリケーションでは、別のシーケンス番号の書き方も存在し得る。
アンテナ・アレイ内のアンテナ・エレメントの各列は第１アンテナ・エレメント・グループと第２アンテナ・エレメント・グループとを含む。図２２に示されるように、アンテナ・エレメントの第１列が具体例として使用される。アンテナ・エレメントの第１列は第１アンテナ・エレメント・グループと第２アンテナ・エレメント・グループとを含む。第１アンテナ・エレメント・グループは複数の第１アンテナ・エレメントを含み、第２アンテナ・エレメント・グループは複数の第２アンテナ・エレメントを含む。第１アンテナ・エレメントはアンテナ・アレイ内の第１行に対応する第１アンテナ・エレメントであってもよく、第２アンテナ・エレメントはアンテナ・アレイ内の第２行に対応する第１アンテナ・エレメントであってもよい。説明を容易にするために、第１アンテナ・エレメントはｃ１１として命名されてもよく、第２アンテナ・エレメントはｃ２１として命名されてもよい。第１アンテナ・エレメント・グループ内の第１アンテナ・エレメントは全て第１ＲＦチャネルに接続され、第２アンテナ・エレメント・グループ内の第２アンテナ・エレメントは全て第２ＲＦチャネルに接続される。第１ＲＦチャネルはＲＦチャネル１であってもよく、第２ＲＦチャネルはＲＦチャネル２であってもよい。図２２において同じラベルを有するアンテナ・エレメントは同じＲＦチャネルを表現することが理解され得る。
第１アンテナ・エレメントの第１列において、第１アンテナ・エレメント（ｃ１１）と第２アンテナ・エレメント（ｃ２１）とは隣接している。同様に、アンテナ・エレメントの他の列において、垂直方向において同じＲＦチャネルに属するアンテナ・エレメントもまた交互に配置される。言い換えれば、同じＲＦチャネルで駆動されるアンテナ・エレメントは水平方向では隣接せず、垂直方向において交互に配置される。例えば、アンテナ・エレメントの第２列において、ＲＦチャネル３に属するアンテナ・エレメントと、ＲＦチャネル４に属するアンテナ・エレメントとは、交互に配置される。これはここでは列挙されない。
図２３は本願の実施形態によるアンテナ・アレイの更に別のトポロジ構造の概略図（２）である。図に示されるように、アンテナ・アレイ内の第１列は第１アンテナ・エレメント列であることが仮定される。説明を容易にするために、第１アンテナ・エレメント列はｃ１として命名されてもよい。同様に、第２アンテナ・エレメント列はｃ５として命名されてもよい。第１アンテナ・エレメント列（ｃ１）において、第１アンテナ・エレメントはｃ１１として命名されてもよく、第２アンテナ・エレメントはｃ２１として命名されてもよい。第２アンテナ・エレメント列（ｃ５）において、第３アンテナ・エレメントはｃ１５として命名されてもよく、第４アンテナ・エレメントはｂ２５として命名されてもよい。
図２４は本願の実施形態により同じチャネルで複数のアンテナ・エレメントを駆動する概略的な構造図である。図に示されるように、第１アンテナ・エレメント列（ｃ１）内の第１アンテナ・エレメント（ｃ１１）と、第２アンテナ・エレメント列（ｃ５）内の第３アンテナ・エレメント（ｃ１５）とは、同じＲＦチャネルに接続されることができ、ＲＦチャネル数を低減し、マルチ・ビット・システムのコストを削減することができる。同様に、第１アンテナ・エレメント列（ｃ１）内の第２アンテナ・エレメント（ｃ２１）と、第２アンテナ・エレメント列（ｃ５）内の第４アンテナ・エレメント（ｃ２５）とは、同じＲＦチャネルに接続される。同じＲＦチャネルで駆動されるアンテナ・エレメントは同じラベルを利用することにより表現される。図２４は複数のアンテナ・エレメントが１つのＲＦチャネルで駆動される接続方式を示す。同じＲＦチャネルで駆動される複数のアンテナ・エレメント間の接続関係は次のように示される：水平方向におけるアンテナ・エレメント間の位相差は１ビット調整可能位相シフタを利用することにより実装されてもよく、垂直方向におけるアンテナ・エレメント間の位相差は固定位相シフタを利用することにより実装されてもよい。更に、垂直方向において２つのＲＦチャネルが存在し、各ＲＦチャネルで形成されるビームの電気的ダウンチルトは独立に調整され得る。
図２２、図２３、及び図２４に示されるエレメント配置方式及びエレメント番号付け方式は単なる具体例であるに過ぎず、本願の限定として解釈されるべきでないことに留意すべきである。
同じＲＦチャネルで駆動される水平アンテナ・エレメントを隔てる４つのアンテナ・エレメントが存在し、言い換えればＭ＝４であることを図２２、図２３、及び図２４に示されるアンテナ・アレイから学ぶことができる（例えば、アンテナ・エレメントは数えるとｃ１２，ｃ１３，ｃ１４，及びｃ１５である）。上記の第２の選択的な実施形態で提供される関連する式によれば、水平方向のベースバンド・ウェイトの計算方式において実施形態１のビーム方位を利用することによって、計算結果が得られてもよい。７つのビームが計算結果に基づいて取得され、各ビームに対応するビーム方位と、ベースバンド・ウェイトと、１ビット調整可能位相シフタの状態とは表３に示されている。
Figure 0006862580
１ビット調整可能位相シフタの調整可能な角度は０°又は１８０°であってもよい。表３に示される内容を参照すると、ビーム・シーケンス番号が１である場合、相応してｋｉ＝３であり；ビーム・シーケンス番号が３である場合、相応してｋｉ＝１であり；ビーム・シーケンス番号が５である場合、相応してｋｉ＝−１であり；ビーム・シーケンス番号が７である場合、相応してｋｉ＝−３であり；ビーム・シーケンス番号が２である場合、相応してｋｉ＝２であり；ビーム・シーケンス番号が４である場合、相応してｋｉ＝０であり；及びビーム・シーケンス番号が６である場合、相応してｋｉ＝−２である。
１ビット調整可能位相シフタの角度が１８０°である場合に、１ビット調整可能位相シフタの角度は４つのビームに対応し、４つのビームは第１ビーム・グループとして使用されてもよい。１ビット調整可能位相シフタの角度が０°である場合に、１ビット調整可能位相シフタの角度は３つのビームに対応し、３つのビームは第２ビーム・グループとして使用されてもよい。代替的に、１ビット調整可能位相シフタの角度が１８０°である場合に、１ビット調整可能位相シフタの角度は４つのビームに対応し、４つのビームは第２ビーム・グループとして使用されてもよい。１ビット調整可能位相シフタの角度が０°である場合に、１ビット調整可能位相シフタの角度は３つのビームに対応し、３つのビームは第１ビーム・グループとして使用されてもよい。
図２５は本願の実施形態による水平方向における第１ビーム・グループ及び第２ビーム・グループ内のビームの別の概略図である。図に示されるように、７つのビームは、１ビット調整可能位相シフタが０°及び１８０°であるケースに実際に交互に対応する。従って、７つのビームは共存しない。１ビット調整可能位相シフタが１８０°である場合、１ビット調整可能位相シフタは図２５の右上の４つのビームに対応する。１ビット調整可能位相シフタが０°である場合、１ビット調整可能位相シフタは図２５の右下の３つのビームに対応する。１ビット調整可能位相シフタはビームのグループ化を完了し、グループ内のビーム間の干渉は比較的小さい。
複数のビームが水平方向において形成されることが可能であり、ビームのグループ化は１ビット調整可能位相シフタを利用することにより完了し、同じグループ内のビームは高いアイソレーション特性を有することが、分析により図２５から学ぶことができる。１ビット調整可能位相シフタは、ベースバンド・ウェイトに関連して、第１ビーム・グループと第２ビーム・グループとの間で切り替わる。
図２２及び図２３示されるアンテナ・アレイに基づいて、アンテナ・エレメントが２つのＲＦチャネルで駆動される交互配置方式が垂直方向で使用されるので、各ＲＦチャネルに接続されるアンテナ・サブアレイに関し、垂直面等価直径は減少しない。従って、ビーム幅は従来のサブアレイ・モードと比較してより狭い。図２６（ａ）は従来のアンテナ・エレメント配置の際に得られる垂直ビーム指向性パターンである。図２６（ｂ）は本願の実施形態によるアンテナ・エレメント配置の際に得られる垂直ビーム指向性パターンである。図２６（ａ）及び図２６（ｂ）に示されるように、サブアレイ接続方式における２つのＲＦチャネルの各々においてビームが形成される。従って、電気的ダウンチルトが２つのチャネルの各々に関して調整され、内部層及び外部層の双方でビーム間に含まれる角度を調整することができる。
電気的ダウンチルトを調整する原理は、コリニア・アレイ・アンテナ・エレメントの位相と水平成分及び垂直成分の振幅とを変化させることにより、複合成分の場の強度を変化させることであり、その結果、アンテナの垂直指向性パターンは下方に傾斜させられる。アンテナの方向における場の強度は同時に増加及び減少する。従って、チルトが変化した後にアンテナ指向性パターンが僅かに変化することが保証される場合、メイン・ローブ方向のカバレッジ距離は短縮され、全体的な指向性パターンのカバレッジ・エリアがサービング・セルのセクタの中で減少し、干渉は引き起こされない。
尚更に、アンテナ・アレイのトポロジ構造が本願のこの実施形態で詳細に説明される。要するに、アンテナ・アレイにおいて、２つのアンテナ・エレメントは水平方向において同じＲＦチャネルで駆動されることが可能であり、複数のアンテナ・エレメントは垂直方向において同じＲＦチャネルで駆動されることが可能である。水平方向において同じＲＦチャネルで駆動される２つのアンテナ・エレメントは隣接せず、垂直方向において２つのＲＦチャネルで駆動されるアンテナ・エレメントは交互に配置される。上記の配置方法において、複数のビームが水平方向において形成されることが可能であり、１ビット調整可能位相シフタを利用することによりビームのグルーピングが完了し、第１ビーム・グループ及び第２ビーム・グループ内の双方のビームは高いアイソレーションを有する。複数のアンテナ・エレメントが同じＲＦチャネルで駆動される方法が垂直方向において使用され、それによりＲＦチャネル数を大幅に削減し、システムのコストを削減する。更に、固定位相シフタが垂直方向において更に使用され、各ＲＦチャネルのダウンチルトは独立に電気的に調整されることが可能であり、それによりソリューションの柔軟性を改善する。
実施形態３及び実施形態１は同様な特性を有することが理解され得る。詳細については実施形態１における関連する説明を参照されたい。詳細はここでは説明されない。
選択的に、図４及び図４に対応する第１ないし第４実施形態のうちの任意の１つに基づいて、本願のこの実施形態で提供されるアンテナ装置の第８の選択的な実施形態において、アンテナ・アレイのアンテナ・エレメントの各列は第１アンテナ・エレメント・グループと第２アンテナ・エレメント・グループとを含み、第１アンテナ・エレメント・グループは第１ＲＦチャネルに接続され、第２アンテナ・エレメント・グループは第２ＲＦチャネルに接続される。
第１アンテナ・エレメント・グループは第１アンテナ・エレメント（ｄ１１）を含み、第２アンテナ・エレメント・グループは第２アンテナ・エレメント（ｄ２１）を含む。
アンテナ・エレメントの各列において、第１アンテナ・エレメント（ｄ１１）と第２アンテナ・エレメント（ｄ２１）とは隣接している。
この実施形態において、アンテナ・アレイはアンテナ・エレメントの複数列を含み、アンテナ・エレメントの各列は複数のアンテナ・エレメントを含む。説明を容易にするために、図２７は本願の実施形態によるアンテナ・アレイの更に別のトポロジ構造の概略図（１）である。図に示されるように、ｄ１ないしｂ４はそれぞれアンテナ・アレイ内のアンテナ・エレメントの列に対応する列シーケンス番号を表現するために使用され、Ｄ１ないしＤ１２はそれぞれアンテナ・アレイ内のアンテナ・エレメントの行に対応する行シーケンス番号を表現するために使用される。図２７における列シーケンス番号及び行シーケンス番号は単なる具体例であるに過ぎないことが理解され得る。実際のアプリケーションでは、別のシーケンス番号の書き方も存在し得る。
アンテナ・アレイ内のアンテナ・エレメントの各列は第１アンテナ・エレメント・グループと第２アンテナ・エレメント・グループとを含む。図２７に示されるように、アンテナ・エレメントの第１列が具体例として使用される。アンテナ・エレメントの第１列は第１アンテナ・エレメント・グループと第２アンテナ・エレメント・グループとを含む。第１アンテナ・エレメント・グループは複数の第１アンテナ・エレメントを含み、第２アンテナ・エレメント・グループは複数の第２アンテナ・エレメントを含む。第１アンテナ・エレメントはアンテナ・アレイ内の第１行に対応する第１アンテナ・エレメントであってもよく、第２アンテナ・エレメントはアンテナ・アレイ内の第２行に対応する第１アンテナ・エレメントであってもよい。説明を容易にするために、第１アンテナ・エレメントはｄ１１として命名されてもよく、第２アンテナ・エレメントはｄ２１として命名されてもよい。第１アンテナ・エレメント・グループ内の第１アンテナ・エレメントは全て第１ＲＦチャネルに接続され、第２アンテナ・エレメント・グループ内の第２アンテナ・エレメントは全て第２ＲＦチャネルに接続される。第１ＲＦチャネルはＲＦチャネル１であってもよく、第２ＲＦチャネルはＲＦチャネル２であってもよい。図２７において同じラベルを有するアンテナ・エレメントは同じＲＦチャネルを表現することが理解され得る。
アンテナ・エレメントの第１列において、第１アンテナ・エレメント（ｄ１１）と第２アンテナ・エレメント（ｄ２１）とは隣接している。同様に、アンテナ・エレメントの他の列において、垂直方向において同じＲＦチャネルに属するアンテナ・エレメントもまた交互に配置される。言い換えれば、同じＲＦチャネルで駆動されるアンテナ・エレメントは水平方向では隣接せず、垂直方向において交互に配置される。例えば、アンテナ・エレメントの第２列において、ＲＦチャネル３に属するアンテナ・エレメントと、ＲＦチャネル４に属するアンテナ・エレメントとは、交互に配置される。これはここでは列挙されない。
図２８は本願の実施形態によるアンテナ・アレイの更に別のトポロジ構造の概略図（２）である。図に示されるように、アンテナ・アレイ内の第１列は第１アンテナ・エレメント列であることが仮定される。説明を容易にするために、第１アンテナ・エレメント列はｄ１として命名されてもよい。同様に、第２アンテナ・エレメント列はｄ３として命名されてもよい。第１アンテナ・エレメント列（ｄ１）において、第１アンテナ・エレメントはｄ１１として命名されてもよく、第２アンテナ・エレメントはｄ２１として命名されてもよい。第２アンテナ・エレメント列（ｄ３）において、第３アンテナ・エレメントはｄ１３として命名されてもよく、第４アンテナ・エレメントはｂ２３として命名されてもよい。
図２９は本願の実施形態により同じチャネルで複数のアンテナ・エレメントを駆動する概略的な構造図である。図に示されるように、第１アンテナ・エレメント列（ｄ１）内の第１アンテナ・エレメント（ｄ１１）と、第２アンテナ・エレメント列（ｄ３）内の第３アンテナ・エレメント（ｄ１３）とは、同じＲＦチャネルに接続されることができ、ＲＦチャネル数を低減し、マルチ・ビット・システムのコストを削減することができる。同様に、第１アンテナ・エレメント列（ｄ１）内の第２アンテナ・エレメント（ｄ２１）と、第２アンテナ・エレメント列（ｄ３）内の第４アンテナ・エレメント（ｃ２３）とは、同じＲＦチャネルに接続される。同じＲＦチャネルで駆動されるアンテナ・エレメントは同じラベルを利用することにより表現される。図２９は複数のアンテナ・エレメントが１つのＲＦチャネルで駆動される接続方式を示す。同じＲＦチャネルで駆動される複数のアンテナ・エレメント間の接続関係は次のように示される：水平方向におけるアンテナ・エレメント間の位相差は１ビット調整可能位相シフタを利用することにより実装されてもよく、垂直方向におけるアンテナ・エレメント間の位相差は固定位相シフタを利用することにより実装されてもよい。更に、垂直方向において２つのＲＦチャネルが存在し、各ＲＦチャネルで形成されるビームの電気的ダウンチルトは独立に調整され得る。
図２７、図２８、及び図２９に示されるエレメント配置方式及びエレメント番号付け方式は単なる具体例であるに過ぎず、本願の限定として解釈されるべきでないことに留意すべきである。
同じＲＦチャネルで駆動される水平アンテナ・エレメントを隔てる２つのアンテナ・エレメントが存在し、言い換えればＭ＝２であることを図２７、図２８、及び図２９に示されるアンテナ・アレイから学ぶことができる（例えば、アンテナ・エレメントは数えるとｄ１２及びｄ１３である）。上記の第２の選択的な実施形態で提供される関連する式によれば、水平方向のベースバンド・ウェイトの計算方式において実施形態１のビーム方位を利用することによって、計算結果が得られてもよい。３つのビームが計算結果に基づいて取得され、各ビームに対応するビーム方位と、ベースバンド・ウェイトと、１ビット調整可能位相シフタの状態とは表４に示されている。
Figure 0006862580
１ビット調整可能位相シフタの調整可能な角度は０°又は１８０°であってもよい。表４に示される内容を参照すると、ビーム・シーケンス番号が１である場合、相応してｋｉ＝１であり；ビーム・シーケンス番号が２である場合、相応してｋｉ＝−１であり；及びビーム・シーケンス番号が３である場合、相応してｋｉ＝０である。
１ビット調整可能位相シフタの角度が１８０°である場合に、１ビット調整可能位相シフタの角度は２つのビームに対応し、２つのビームは第１ビーム・グループとして使用されてもよい。１ビット調整可能位相シフタの角度が０°である場合に、１ビット調整可能位相シフタの角度は１つのビームに対応し、そのビームは第２ビーム・グループとして使用されてもよい。代替的に、１ビット調整可能位相シフタの角度が１８０°である場合に、１ビット調整可能位相シフタの角度は２つのビームに対応し、２つのビームは第２ビーム・グループとして使用されてもよい。１ビット調整可能位相シフタの角度が０°である場合に、１ビット調整可能位相シフタの角度は１つのビームに対応し、そのビームは第１ビーム・グループとして使用されてもよい。
図３０は本願の実施形態による水平方向における第１ビーム・グループ及び第２ビーム・グループ内のビームの別の概略図である。図に示されるように、３つのビームは、１ビット調整可能位相シフタが０°及び１８０°であるケースに実際に交互に対応する。従って、３つのビームは共存しない。１ビット調整可能位相シフタが１８０°である場合、１ビット調整可能位相シフタは図３０の右上の２つのビームに対応する。１ビット調整可能位相シフタが０°である場合、１ビット調整可能位相シフタは図３０の右下の１つのビームに対応する。１ビット調整可能位相シフタはビームのグループ化を完了し、グループ内のビーム間の干渉は比較的小さい。
複数のビームが水平方向において形成されることが可能であり、ビームのグループ化は１ビット調整可能位相シフタを利用することにより完了し、同じグループ内のビームは高いアイソレーション特性を有することが、分析により図３０から学ぶことができる。１ビット調整可能位相シフタは、ベースバンド・ウェイトに関連して、第１ビーム・グループと第２ビーム・グループとの間で切り替わり、各状態でフル・パワーで送信を実現する。
第５ないし第８実施形態で説明される配置方式に加えて、実際のアプリケーションでは、アンテナ装置のアンテナ・アレイ内でアンテナ・エレメントの別の配置方式があってもよいことに留意すべきである。以下、説明のために具体例を使用する。しかしながらこれらの具体例は例示目的であるに過ぎず、全ての配置方式が列挙されるわけではない。
図３１はアンテナ・アレイが６列のアンテナ・エレメントを含む本願の実施形態によるトポロジ構造の概略図である。図に示されるように、アンテナ・アレイは６列のアンテナ・エレメントを含み、アンテナ・エレメントの各列は複数のアンテナ・エレメントを含む。説明を容易にするため、ｅ１ないしｅ６はそれぞれアンテナ・アレイ内のアンテナ・エレメントの列に対応する列シーケンス番号を表現するために使用され、Ｅ１ないしＥ１２はそれぞれアンテナ・アレイ内のアンテナ・エレメントの行に対応する行シーケンス番号を表現するために使用される。図３１における列シーケンス番号及び行シーケンス番号は具体例であるに過ぎないことが理解され得る。実際のアプリケーションでは、別のシーケンス番号の書き方も存在し得る。
アンテナ・アレイ内のアンテナ・エレメントの各列は２つのアンテナ・エレメント・グループを含む。図３１に示されるように、アンテナ・エレメントの第１列が具体例として使用される。説明を容易にするため、第１行及び第１列のアンテナ・エレメントはｅ１１として命名されてもよく、第２行及び第１列のアンテナ・エレメントはｅ２１として命名されてもよく、第３行及び第１列のアンテナ・エレメントはｅ３１として命名されてもよく、第４行及び第１列のアンテナ・エレメントはｅ４１として命名されてもよい等々である。詳細はここでは説明されない。アンテナ・エレメントｅ１１とアンテナ・エレメントｅ２１とは隣接して配置され、アンテナ・エレメントｅ３１とアンテナ・エレメントｅ４１とは隣接して配置される。同様に、アンテナ・エレメントの別の列において、垂直方向において同じＲＦチャネルに属するアンテナ・エレメントもまた交互に配置される。言い換えれば、同じＲＦチャネルで駆動されるアンテナ・エレメントは水平方向では隣接せず、垂直方向では交互に配置される。
複数のアンテナ・エレメントが１つのＲＦチャネルで駆動され、ＲＦチャネル数を削減し、マルチ・ビーム・システムのコストを削減することが可能である。同じＲＦチャネルで駆動される複数のアンテナ・エレメント間の接続関係は次のように示される：水平方向におけるアンテナ・エレメント間の位相差は１ビット調整可能位相シフタを利用することにより実装されてもよく、垂直方向におけるアンテナ・エレメント間の位相差は固定位相シフタを利用することにより実装されてもよい。更に、垂直方向において２つのＲＦチャネルが存在し、各ＲＦチャネルで形成されるビームの電気的ダウンチルトは独立に調整され得る。
図３１に示されるエレメント配置方式及びエレメント番号付け方式は単なる具体例であるに過ぎず、本願の限定として解釈されるべきでないことに留意すべきである。
同じＲＦチャネルで駆動される水平アンテナ・エレメントを隔てる３つのアンテナ・エレメントが存在し、言い換えればＭ＝３であることを図３１に示されるアンテナ・アレイから学ぶことができる（例えば、アンテナ・エレメントは数えるとｅ１２、ｅ１３、及びｅ１４である）。上記の第２の選択的な実施形態で提供される関連する式によれば、水平方向のベースバンド・ウェイトの計算方式において実施形態１のビーム方位を利用することによって、計算結果が得られてもよい。５つのビームが計算結果に基づいて取得され、各ビームに対応するビーム方位と、ベースバンド・ウェイトと、１ビット調整可能位相シフタの状態とは表５に示されている。
Figure 0006862580
１ビット調整可能位相シフタの調整可能な角度は０°又は１８０°であってもよい。表５に示される内容を参照すると、ビーム・シーケンス番号が１である場合、相応してｋｉ＝２であり； ビーム・シーケンス番号が３である場合、相応してｋｉ＝０であり； ビーム・シーケンス番号が５である場合、相応してｋｉ＝−２であり； ビーム・シーケンス番号が２である場合、相応してｋｉ＝１であり； 及びビーム・シーケンス番号が４である場合、相応してｋｉ＝−１である。
１ビット調整可能位相シフタの角度が１８０°である場合に、１ビット調整可能位相シフタの角度は２つのビームに対応し、２つのビームは第１ビーム・グループとして使用されてもよい。１ビット調整可能位相シフタの角度が０°である場合に、１ビット調整可能位相シフタの角度は３つのビームに対応し、３つのビームは第２ビーム・グループとして使用されてもよい。代替的に、１ビット調整可能位相シフタの角度が１８０°である場合に、１ビット調整可能位相シフタの角度は２つのビームに対応し、２つのビームは第２ビーム・グループとして使用されてもよい。１ビット調整可能位相シフタの角度が０°である場合に、１ビット調整可能位相シフタの角度は３つのビームに対応し、３つのビームは第１ビーム・グループとして使用されてもよい。
図３２はアンテナ・アレイが６列のアンテナ・エレメントを含む本願の実施形態による別のトポロジ構造の概略図である。図に示されるように、アンテナ・アレイは６列のアンテナ・エレメントを含み、アンテナ・エレメントの各列は複数のアンテナ・エレメントを含む。説明を容易にするため、ｆ１ないしｆ６はそれぞれアンテナ・アレイ内のアンテナ・エレメントの列に対応する列シーケンス番号を表現するために使用され、Ｆ１ないしＦ１２はそれぞれアンテナ・アレイ内のアンテナ・エレメントの行に対応する行シーケンス番号を表現するために使用される。図３２における列シーケンス番号及び行シーケンス番号は具体例であるに過ぎないことが理解され得る。実際のアプリケーションでは、別のシーケンス番号の書き方も存在し得る。
アンテナ・アレイ内のアンテナ・エレメントの各列は２つのアンテナ・エレメント・グループを含む。図３２に示されるように、アンテナ・エレメントの第１列が具体例として使用される。説明を容易にするため、第１行及び第１列のアンテナ・エレメントはｆ１１として命名されてもよく、第２行及び第１列のアンテナ・エレメントはｆ２１として命名されてもよく、第３行及び第１列のアンテナ・エレメントはｆ３１として命名されてもよく、第４行及び第１列のアンテナ・エレメントはｆ４１として命名されてもよい等々である。詳細はここでは説明されない。アンテナ・エレメントｆ１１とアンテナ・エレメントｆ２１とは隣接して配置され、アンテナ・エレメントｆ３１とアンテナ・エレメントｆ４１とは隣接して配置される。同様に、アンテナ・エレメントの別の列において、垂直方向において同じＲＦチャネルに属するアンテナ・エレメントもまた交互に配置される。言い換えれば、同じＲＦチャネルで駆動されるアンテナ・エレメントは水平方向では隣接せず、垂直方向では交互に配置される。
複数のアンテナ・エレメントが１つのＲＦチャネルで駆動され、ＲＦチャネル数を削減し、マルチ・ビーム・システムのコストを削減することが可能である。同じＲＦチャネルで駆動される複数のアンテナ・エレメント間の接続関係は次のように示される：水平方向におけるアンテナ・エレメント間の位相差は１ビット調整可能位相シフタを利用することにより実装されてもよく、垂直方向におけるアンテナ・エレメント間の位相差は固定位相シフタを利用することにより実装されてもよい。更に、垂直方向において２つのＲＦチャネルが存在し、各ＲＦチャネルで形成されるビームの電気的ダウンチルトは独立に調整され得る。
図３２に示されるエレメント配置方式及びエレメント番号付け方式は単なる具体例であるに過ぎず、本願の限定として解釈されるべきでないことに留意すべきである。
同じＲＦチャネルで駆動される水平アンテナ・エレメントを隔てる４つのアンテナ・エレメントが存在し、言い換えればＭ＝４であることを図３２に示されるアンテナ・アレイから学ぶことができる（例えば、アンテナ・エレメントは数えるとｆ１２、ｆ１３、ｆ１４、及びｆ１５である）。上記の第２の選択的な実施形態で提供される関連する式によれば、水平方向のベースバンド・ウェイトの計算方式において実施形態１のビーム方位を利用することによって、計算結果が得られてもよい。７つのビームが計算結果に基づいて取得され、各ビームに対応するビーム方位と、ベースバンド・ウェイトと、１ビット調整可能位相シフタの状態とは表６に示されている。
Figure 0006862580
１ビット調整可能位相シフタの調整可能な角度は０°又は１８０°であってもよい。表６に示される内容を参照すると、ビーム・シーケンス番号が１である場合、相応してｋｉ＝３であり；ビーム・シーケンス番号が３である場合、相応してｋｉ＝１であり；ビーム・シーケンス番号が５である場合、相応してｋｉ＝−１であり；ビーム・シーケンス番号が７である場合、相応してｋｉ＝−３であり；ビーム・シーケンス番号が２である場合、相応してｋｉ＝２であり；ビーム・シーケンス番号が４である場合、相応してｋｉ＝０であり；及びビーム・シーケンス番号が６である場合、相応してｋｉ＝−２である。
１ビット調整可能位相シフタの角度が１８０°である場合に、１ビット調整可能位相シフタの角度は４つのビームに対応し、４つのビームは第１ビーム・グループとして使用されてもよい。１ビット調整可能位相シフタの角度が０°である場合に、１ビット調整可能位相シフタの角度は３つのビームに対応し、３つのビームは第２ビーム・グループとして使用されてもよい。代替的に、１ビット調整可能位相シフタの角度が１８０°である場合に、１ビット調整可能位相シフタの角度は４つのビームに対応し、４つのビームは第２ビーム・グループとして使用されてもよい。１ビット調整可能位相シフタの角度が０°である場合に、１ビット調整可能位相シフタの角度は３つのビームに対応し、３つのビームは第１ビーム・グループとして使用されてもよい。
図３３はアンテナ・アレイが７列のアンテナ・エレメントを含む本願の実施形態によるトポロジ構造の概略図である。図に示されるように、アンテナ・アレイは７列のアンテナ・エレメントを含み、アンテナ・エレメントの各列は複数のアンテナ・エレメントを含む。説明を容易にするため、ｇ１ないしｇ７はそれぞれアンテナ・アレイ内のアンテナ・エレメントの列に対応する列シーケンス番号を表現するために使用され、Ｇ１ないしＧ１２はそれぞれアンテナ・アレイ内のアンテナ・エレメントの行に対応する行シーケンス番号を表現するために使用される。図３３における列シーケンス番号及び行シーケンス番号は具体例であるに過ぎないことが理解され得る。実際のアプリケーションでは、別のシーケンス番号の書き方も存在し得る。
アンテナ・アレイ内のアンテナ・エレメントの各列は２つのアンテナ・エレメント・グループを含む。図３３に示されるように、アンテナ・エレメントの第１列が具体例として使用される。説明を容易にするため、第１行及び第１列のアンテナ・エレメントはｇ１１として命名されてもよく、第２行及び第１列のアンテナ・エレメントはｇ２１として命名されてもよく、第３行及び第１列のアンテナ・エレメントはｇ３１として命名されてもよく、第４行及び第１列のアンテナ・エレメントはｇ４１として命名されてもよい等々である。詳細はここでは説明されない。アンテナ・エレメントｇ１１とアンテナ・エレメントｇ２１とは隣接して配置され、アンテナ・エレメントｇ３１とアンテナ・エレメントｇ４１とは隣接して配置される。同様に、アンテナ・エレメントの別の列において、垂直方向において同じＲＦチャネルに属するアンテナ・エレメントもまた交互に配置される。言い換えれば、同じＲＦチャネルで駆動されるアンテナ・エレメントは水平方向では隣接せず、垂直方向では交互に配置される。
複数のアンテナ・エレメントが１つのＲＦチャネルで駆動され、ＲＦチャネル数を削減し、マルチ・ビーム・システムのコストを削減することが可能である。同じＲＦチャネルで駆動される複数のアンテナ・エレメント間の接続関係は次のように示される：水平方向におけるアンテナ・エレメント間の位相差は１ビット調整可能位相シフタを利用することにより実装されてもよく、垂直方向におけるアンテナ・エレメント間の位相差は固定位相シフタを利用することにより実装されてもよい。更に、垂直方向において２つのＲＦチャネルが存在し、各ＲＦチャネルで形成されるビームの電気的ダウンチルトは独立に調整され得る。
図３３に示されるエレメント配置方式及びエレメント番号付け方式は単なる具体例であるに過ぎず、本願の限定として解釈されるべきでないことに留意すべきである。
同じＲＦチャネルで駆動される水平アンテナ・エレメントを隔てる４つのアンテナ・エレメントが存在し、言い換えればＭ＝４であることを図３３に示されるアンテナ・アレイから学ぶことができる（例えば、アンテナ・エレメントは数えるとｇ１２、ｇ１３、ｇ１４、及びｇ１５である）。上記の第２の選択的な実施形態で提供される関連する式によれば、水平方向のベースバンド・ウェイトの計算方式において実施形態１のビーム方位を利用することによって、計算結果が得られてもよい。７つのビームが計算結果に基づいて取得され、各ビームに対応するビーム方位と、ベースバンド・ウェイトと、１ビット調整可能位相シフタの状態とは表７に示されている。
Figure 0006862580
１ビット調整可能位相シフタの調整可能な角度は０°又は１８０°であってもよい。表７に示される内容を参照すると、ビーム・シーケンス番号が１である場合、相応してｋｉ＝３であり；ビーム・シーケンス番号が３である場合、相応してｋｉ＝１であり；ビーム・シーケンス番号が５である場合、相応してｋｉ＝−１であり；ビーム・シーケンス番号が７である場合、相応してｋｉ＝−３であり；ビーム・シーケンス番号が２である場合、相応してｋｉ＝２であり；ビーム・シーケンス番号が４である場合、相応してｋｉ＝０であり；及びビーム・シーケンス番号が６である場合、相応してｋｉ＝−２である。
１ビット調整可能位相シフタの角度が１８０°である場合に、１ビット調整可能位相シフタの角度は４つのビームに対応し、４つのビームは第１ビーム・グループとして使用されてもよい。１ビット調整可能位相シフタの角度が０°である場合に、１ビット調整可能位相シフタの角度は３つのビームに対応し、３つのビームは第２ビーム・グループとして使用されてもよい。代替的に、１ビット調整可能位相シフタの角度が１８０°である場合に、１ビット調整可能位相シフタの角度は４つのビームに対応し、４つのビームは第２ビーム・グループとして使用されてもよい。１ビット調整可能位相シフタの角度が０°である場合に、１ビット調整可能位相シフタの角度は３つのビームに対応し、３つのビームは第１ビーム・グループとして使用されてもよい。
図３４はアンテナ・アレイが９列のアンテナ・エレメントを含む本願の実施形態によるトポロジ構造の概略図である。図に示されるように、アンテナ・アレイは９列のアンテナ・エレメントを含み、アンテナ・エレメントの各列は複数のアンテナ・エレメントを含む。説明を容易にするため、ｈ１ないしｈ９はそれぞれアンテナ・アレイ内のアンテナ・エレメントの列に対応する列シーケンス番号を表現するために使用され、Ｈ１ないしＨ１２はそれぞれアンテナ・アレイ内のアンテナ・エレメントの行に対応する行シーケンス番号を表現するために使用される。図３４における列シーケンス番号及び行シーケンス番号は具体例であるに過ぎないことが理解され得る。実際のアプリケーションでは、別のシーケンス番号の書き方も存在し得る。
アンテナ・アレイ内のアンテナ・エレメントの各列は２つのアンテナ・エレメント・グループを含む。図３４に示されるように、アンテナ・エレメントの第１列が具体例として使用される。説明を容易にするため、第１行及び第１列のアンテナ・エレメントはｈ１１として命名されてもよく、第２行及び第１列のアンテナ・エレメントはｈ２１として命名されてもよく、第３行及び第１列のアンテナ・エレメントはｈ３１として命名されてもよく、第４行及び第１列のアンテナ・エレメントはｈ４１として命名されてもよい等々である。詳細はここでは説明されない。アンテナ・エレメントｈ１１とアンテナ・エレメントｈ２１とは隣接して配置され、アンテナ・エレメントｈ３１とアンテナ・エレメントｈ４１とは隣接して配置される。同様に、アンテナ・エレメントの別の列において、垂直方向において同じＲＦチャネルに属するアンテナ・エレメントもまた交互に配置される。言い換えれば、同じＲＦチャネルで駆動されるアンテナ・エレメントは水平方向では隣接せず、垂直方向では交互に配置される。
複数のアンテナ・エレメントが１つのＲＦチャネルで駆動され、ＲＦチャネル数を削減し、マルチ・ビーム・システムのコストを削減することが可能である。同じＲＦチャネルで駆動される複数のアンテナ・エレメント間の接続関係は次のように示される：水平方向におけるアンテナ・エレメント間の位相差は１ビット調整可能位相シフタを利用することにより実装されてもよく、垂直方向におけるアンテナ・エレメント間の位相差は固定位相シフタを利用することにより実装されてもよい。更に、垂直方向において２つのＲＦチャネルが存在し、各ＲＦチャネルで形成されるビームの電気的ダウンチルトは独立に調整され得る。
図３４に示されるエレメント配置方式及びエレメント番号付け方式は単なる具体例であるに過ぎず、本願の限定として解釈されるべきでないことに留意すべきである。
同じＲＦチャネルで駆動される水平アンテナ・エレメントを隔てる５つのアンテナ・エレメントが存在し、言い換えればＭ＝５であることを図３４に示されるアンテナ・アレイから学ぶことができる（例えば、アンテナ・エレメントは数えるｈ１２、ｈ１３、ｈ１４、ｈ１５、及びｈ１６である）。上記の第２の選択的な実施形態で提供される関連する式によれば、水平方向のベースバンド・ウェイトの計算方式において実施形態１のビーム方位を利用することによって、計算結果が得られてもよい。９つのビームが計算結果に基づいて取得され、各ビームに対応するビーム方位と、ベースバンド・ウェイトと、１ビット調整可能位相シフタの状態とは表８に示されている。
Figure 0006862580
１ビット調整可能位相シフタの調整可能な角度は０°又は１８０°であってもよい。表８に示される内容を参照すると、ビーム・シーケンス番号が１である場合、相応してｋｉ＝４であり；ビーム・シーケンス番号が３である場合、相応してｋｉ＝２であり；ビーム・シーケンス番号が５である場合、相応してｋｉ＝０であり；ビーム・シーケンス番号が７である場合、相応してｋｉ＝−２であり；ビーム・シーケンス番号が９である場合、相応してｋｉ＝−４であり；ビーム・シーケンス番号が２である場合、相応してｋｉ＝３であり；ビーム・シーケンス番号が４である場合、相応してｋｉ＝１であり；ビーム・シーケンス番号が６である場合、相応してｋｉ＝−１であり；及びビーム・シーケンス番号が８である場合、相応してｋｉ＝−３である。
１ビット調整可能位相シフタの角度が１８０°である場合に、１ビット調整可能位相シフタの角度は４つのビームに対応し、４つのビームは第１ビーム・グループとして使用されてもよい。１ビット調整可能位相シフタの角度が０°である場合に、１ビット調整可能位相シフタの角度は５つのビームに対応し、５つのビームは第２ビーム・グループとして使用されてもよい。代替的に、１ビット調整可能位相シフタの角度が１８０°である場合に、１ビット調整可能位相シフタの角度は４つのビームに対応し、４つのビームは第２ビーム・グループとして使用されてもよい。１ビット調整可能位相シフタの角度が０°である場合に、１ビット調整可能位相シフタの角度は５つのビームに対応し、５つのビームは第１ビーム・グループとして使用されてもよい。
図３５はアンテナ・アレイが１０列のアンテナ・エレメントを含む本願の実施形態によるトポロジ構造の概略図である。図に示されるように、アンテナ・アレイは１０列のアンテナ・エレメントを含み、アンテナ・エレメントの各列は複数のアンテナ・エレメントを含む。説明を容易にするため、ｉ１ないしｉ１０はそれぞれアンテナ・アレイ内のアンテナ・エレメントの列に対応する列シーケンス番号を表現するために使用され、Ｉ１ないしＩ１２はそれぞれアンテナ・アレイ内のアンテナ・エレメントの行に対応する行シーケンス番号を表現するために使用される。図３５における列シーケンス番号及び行シーケンス番号は具体例であるに過ぎないことが理解され得る。実際のアプリケーションでは、別のシーケンス番号の書き方も存在し得る。
アンテナ・アレイ内のアンテナ・エレメントの各列は２つのアンテナ・エレメント・グループを含む。図３５に示されるように、アンテナ・エレメントの第１列が具体例として使用される。説明を容易にするため、第１行及び第１列のアンテナ・エレメントはｉ１１として命名されてもよく、第２行及び第１列のアンテナ・エレメントはｉ２１として命名されてもよく、第３行及び第１列のアンテナ・エレメントはｉ３１として命名されてもよく、第４行及び第１列のアンテナ・エレメントはｉ４１として命名されてもよい等々である。詳細はここでは説明されない。アンテナ・エレメントｉ１１とアンテナ・エレメントｉ２１とは隣接して配置され、アンテナ・エレメントｉ３１とアンテナ・エレメントｉ４１とは隣接して配置される。同様に、アンテナ・エレメントの別の列において、垂直方向において同じＲＦチャネルに属するアンテナ・エレメントもまた交互に配置される。言い換えれば、同じＲＦチャネルで駆動されるアンテナ・エレメントは水平方向では隣接せず、垂直方向では交互に配置される。
複数のアンテナ・エレメントが１つのＲＦチャネルで駆動され、ＲＦチャネル数を削減し、マルチ・ビーム・システムのコストを削減することが可能である。同じＲＦチャネルで駆動される複数のアンテナ・エレメント間の接続関係は次のように示される：水平方向におけるアンテナ・エレメント間の位相差は１ビット調整可能位相シフタを利用することにより実装されてもよく、垂直方向におけるアンテナ・エレメント間の位相差は固定位相シフタを利用することにより実装されてもよい。更に、垂直方向において２つのＲＦチャネルが存在し、各ＲＦチャネルで形成されるビームの電気的ダウンチルトは独立に調整され得る。
図３５に示されるエレメント配置方式及びエレメント番号付け方式は単なる具体例であるに過ぎず、本願の限定として解釈されるべきでないことに留意すべきである。
同じＲＦチャネルで駆動される水平アンテナ・エレメントを隔てる５つのアンテナ・エレメントが存在し、言い換えればＭ＝５であることを図３５に示されるアンテナ・アレイから学ぶことができる（例えば、アンテナ・エレメントは数えるとｉ１２、ｉ１３、ｉ１４、ｉ１５、及びｉ１６である）。上記の第２の選択的な実施形態で提供される関連する式によれば、水平方向のベースバンド・ウェイトの計算方式において実施形態１のビーム方位を利用することによって、計算結果が得られてもよい。９つのビームが計算結果に基づいて取得され、各ビームに対応するビーム方位と、ベースバンド・ウェイトと、１ビット調整可能位相シフタの状態とは表９に示されている。
Figure 0006862580
１ビット調整可能位相シフタの調整可能な角度は０°又は１８０°であってもよい。表９に示される内容を参照すると、ビーム・シーケンス番号が１である場合、相応してｋｉ＝４であり；ビーム・シーケンス番号が３である場合、相応してｋｉ＝２であり；ビーム・シーケンス番号が５である場合、相応してｋｉ＝０であり；ビーム・シーケンス番号が７である場合、相応してｋｉ＝−２であり；ビーム・シーケンス番号が９である場合、相応してｋｉ＝−４であり；ビーム・シーケンス番号が２である場合、相応してｋｉ＝３であり；ビーム・シーケンス番号が４である場合、相応してｋｉ＝１であり；ビーム・シーケンス番号が６である場合、相応してｋｉ＝−１であり；及びビーム・シーケンス番号が８である場合、相応してｋｉ＝−３である。
１ビット調整可能位相シフタの角度が１８０°である場合に、１ビット調整可能位相シフタの角度は４つのビームに対応し、４つのビームは第１ビーム・グループとして使用されてもよい。１ビット調整可能位相シフタの角度が０°である場合に、１ビット調整可能位相シフタの角度は５つのビームに対応し、５つのビームは第２ビーム・グループとして使用されてもよい。代替的に、１ビット調整可能位相シフタの角度が１８０°である場合に、１ビット調整可能位相シフタの角度は４つのビームに対応し、４つのビームは第２ビーム・グループとして使用されてもよい。１ビット調整可能位相シフタの角度が０°である場合に、１ビット調整可能位相シフタの角度は５つのビームに対応し、５つのビームは第１ビーム・グループとして使用されてもよい。
理解を容易にするために、以下、図３６ないし図４２を参照ながら、特定の適用状況における様々なワーキング・モデルに対応するビーム形状を説明する。具体的には、アンテナ・アレイのトポロジ構造であって実施形態３に対応するトポロジ構造において、垂直面において２つのＲＦチャネルが存在する。各々のＲＦチャネルで形成されるビームの電気的ダウンチルトは独立に調整されることが可能であり、２つのＲＦチャネルに対応する１ビット調整可能位相シフタは独立に調整されることが可能である。従って、以下のビーム形状及び対応するワーキング・モードが形成され得る。
図３６は見える角度が基地局に正確に面している場合の対応するビーム形状を示す。垂直面における２つのＲＦチャネルのビームのダウンチルトが同じである場合に、４つのビームが取得されることが可能であり、対応する１ビット調整可能位相シフタの双方の位相はπである。
図３７は見える角度が基地局に正確に面している場合の対応するビーム形状を示す。垂直面における２つのＲＦチャネルのビームのダウンチルトが同じである場合に、３つのビームが取得されることが可能であり、対応する１ビット調整可能位相シフタの双方の位相は０である。
図３８は見える角度が基地局に正確に面している場合の対応するビーム形状を示す。垂直面における２つのＲＦチャネルのビームのダウンチルトが同じである場合に、７つのビームが取得されることが可能であり、対応する１ビット調整可能位相シフタの位相はそれぞれπ及び０である。
図３９は見える角度が基地局に正確に面している場合の対応するビーム形状を示す。垂直面における２つのＲＦチャネルのビームのダウンチルトが異なる場合に、８つのビームが取得されることが可能であり、内側及び外側の円のビームに対応する１ビット調整可能位相シフタの双方の位相はπである。
図４０は見える角度が基地局に正確に面している場合の対応するビーム形状を示す。垂直面における２つのＲＦチャネルのビームのダウンチルトが異なる場合に、６つのビームが取得されることが可能であり、内側及び外側の円のビームに対応する１ビット調整可能位相シフタの双方の位相は０である。
図４１は見える角度が基地局に正確に面している場合の対応するビーム形状を示す。垂直面における２つのＲＦチャネルのビームのダウンチルトが異なる場合に、７つのビームが取得されることが可能であり、内側の円のビームに対応する１ビット調整可能位相シフタの位相は０であり、外側の円のビームに対応する１ビット調整可能位相シフタの位相はπである。
図４２は見える角度が基地局に正確に面している場合の対応するビーム形状を示す。垂直面における２つのＲＦチャネルのビームのダウンチルトが異なる場合に、７つのビームが取得されることが可能であり、内側の円のビームに対応する１ビット調整可能位相シフタの位相はπであり、外側の円のビームに対応する１ビット調整可能位相シフタの位相は０である。
外側の円及び内側の円は２つの相対的な概念であることが理解され得る。垂直面におけるダウンチルトは相違するので、投影により得られるビーム・レンジもまた相違する。相対的に遠い場所にビームが投影される場合に形成される円は外側の円として言及され、相対的に近い場所にビームが投影される場合に形成される円は内側の円として言及される。通常、垂直面においてより小さなダウンチルトはより大きなビーム投影レンジを示し、垂直面においてより大きなダウンチルトはより小さなビーム投影レンジを示す。
従って、内側及び外側の円におけるビームのダウンチルトと１ビット調整可能位相シフタの位相とが調整され、その結果、適用状況に合うように、７つの設定を実現することが可能であり、これによりソリューションの柔軟性を改善する。
理解を容易にするために、以下、図４３ないし図４９を参照ながら、特定の適用状況における様々なワーキング・モデルに対応するビーム形状を説明する。具体的には、アンテナ・アレイのトポロジ構造であって実施形態４に対応するトポロジ構造において、垂直面において２つのＲＦチャネルが存在する。各々のＲＦチャネルで形成されるビームの電気的ダウンチルトは独立に調整されることが可能であり、２つのＲＦチャネルに対応する１ビット調整可能位相シフタは独立に調整されることが可能である。従って、以下のビーム形状及び対応するワーキング・モードが形成され得る。
図４３は見える角度が基地局に正確に面している場合の対応するビーム形状を示す。垂直面における２つのＲＦチャネルのビームのダウンチルトが同じである場合に、２つのビームが取得されることが可能であり、対応する１ビット調整可能位相シフタの双方の位相はπである。
図４３は見える角度が基地局に正確に面している場合の対応するビーム形状を示す。垂直面における２つのＲＦチャネルのビームのダウンチルトが同じである場合に、１つのビームが取得されることが可能であり、対応する１ビット調整可能位相シフタの双方の位相は０である。
図４５は見える角度が基地局に正確に面している場合の対応するビーム形状を示す。垂直面における２つのＲＦチャネルのビームのダウンチルトが同じである場合に、３つのビームが取得されることが可能であり、対応する１ビット調整可能位相シフタの位相はそれぞれπ及び０である。
図４６は見える角度が基地局に正確に面している場合の対応するビーム形状を示す。垂直面における２つのＲＦチャネルのビームのダウンチルトが異なる場合に、４つのビームが取得されることが可能であり、内側及び外側の円のビームに対応する１ビット調整可能位相シフタの双方の位相はπである。
図４７は見える角度が基地局に正確に面している場合の対応するビーム形状を示す。垂直面における２つのＲＦチャネルのビームのダウンチルトが異なる場合に、２つのビームが取得されることが可能であり、内側及び外側の円のビームに対応する１ビット調整可能位相シフタの双方の位相は０である。
図４８は見える角度が基地局に正確に面している場合の対応するビーム形状を示す。垂直面における２つのＲＦチャネルのビームのダウンチルトが異なる場合に、３つのビームが取得されることが可能であり、内側の円のビームに対応する１ビット調整可能位相シフタの位相は０であり、外側の円のビームに対応する１ビット調整可能位相シフタの位相はπである。
図４９は見える角度が基地局に正確に面している場合の対応するビーム形状を示す。垂直面における２つのＲＦチャネルのビームのダウンチルトが異なる場合に、３つのビームが取得されることが可能であり、内側の円のビームに対応する１ビット調整可能位相シフタの位相はπであり、外側の円のビームに対応する１ビット調整可能位相シフタの位相は０である。
従って、内側及び外側の円におけるビームのダウンチルトと１ビット調整可能位相シフタの位相とが調整され、その結果、適用状況に合うように、７つの設定を実現することが可能であり、これによりソリューションの柔軟性を改善する。
本願で提供されるアンテナ装置が上記の実施形態及び適用状況において説明されている。以下、アンテナ装置を利用することによりビームを調整する具体的な実装を説明する。図５０を参照すると、本願の実施形態で提供されるビーム調整方法の実施形態は以下のステップを含む。
３０１．アンテナ装置の調整可能な位相シフタが第１角度にある場合、アンテナ装置は第１ビーム・グループを取得し、ここでアンテナ装置はアンテナ・アレイと調整可能な位相シフタとを含み；アンテナ・アレイは複数のアンテナ・エレメントを含み、アンテナ・アレイ内のアンテナ・エレメントの各行において、同じＲＦチャネルに属するアンテナ・エレメントはＭ個のアンテナ・エレメントにより隔てられ；Ｍは第１ビーム・グループにおけるビーム数と第２ビーム・グループにおけるビーム数とを決定するために使用され、Ｍは１より大きな正の整数であり；及び調整可能な位相シフタはアンテナ・アレイに接続される。
この実施形態では、アンテナ装置はアンテナ・アレイと調整可能な位相シフタとを含み得る。アンテナ・アレイは複数のアンテナ・エレメントを含み、アンテナ・アレイは通常２次元アレイである。しかしながら、実際のアプリケーションでは、アンテナ・アレイ１０１は代替的に多次元アレイ、例えば３次元の湾曲面アレイであってもよい。アンテナ・アレイ内のアンテナ・エレメントの各行において、同じＲＦチャネルに属するアンテナ・エレメントはＭ個のアンテナ・エレメントにより隔てられてもよく、ここでＭは第１ビーム・グループ内のビーム数及び第２ビーム・グループ内のビーム数を決定するために主に使用され、Ｍは１より大きな整数である。
調整可能な位相シフタはアンテナ・アレイに接続され、アンテナ装置の調整可能な位相シフタが第１角度にある場合、第１ビーム・グループが取得される。
３０２．アンテナ装置の調整可能な位相シフタが第２角度にある場合、アンテナ装置は第２ビーム・グループを取得する。
この実施形態では、調整可能な位相シフタはアンテナ・アレイに接続され、アンテナ装置の調整可能な位相シフタが第２角度にある場合、第２ビーム・グループが取得される。
本願のこの実施形態ではビーム調整方法が提供される。方法はアンテナ装置に適用され、アンテナ装置はアンテナ・アレイと調整可能な位相シフタとを含む。アンテナ・アレイは複数のアンテナ・エレメントを含み、アンテナ・アレイはビームを放射するように構成され、アンテナ・アレイ内の各行のアンテナ・エレメントにおいて、同じＲＦチャネルに属するアンテナ・エレメントはＭ個のアンテナ・エレメントにより隔てられ；Ｍは第１ビーム・グループにおけるビーム数と第２ビーム・グループにおけるビーム数とを決定するために使用され、Ｍは正の整数又は１より大きな整数であり；及び調整可能な位相シフタはアンテナ・アレイに接続される。調整可能な位相シフタが第１角度にある場合、アンテナ装置は第１ビーム・グループを取得する。調整可能な位相シフタが第２角度にある場合、アンテナ装置は第２ビーム・グループを取得する。上記の方法において、複数のビームが形成されることが可能であり、調整可能な位相シフタを利用することによりビームはグループ化され、その結果、様々な通信状況に基づいて対応するビーム・グループが選択されることが可能であり、これによりビーム調整の柔軟性を効果的に改善する。
アンテナ装置の上記の説明に基づいて、図４及び図４に対応する第１ないし第８実施形態の説明に関連して、本願のビーム調整方法で実行されるステップは、上記の説明されたアンテナ装置に基づくことができる。従って詳細はここで再び説明されない。
上記の実施形態の全部又は一部は、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、又はそれらの任意の組み合わせを利用することにより実装されてもよい。実施形態を実装するためにソフトウェアが使用される場合、実施形態の全部又は一部はコンピュータ・プログラム・プロダクトの形式で実装されてもよい。
コンピュータ・プログラム・プロダクトは１つ上のコンピュータ命令を含む。コンピュータプログラム命令がコンピュータにロードされて実行されると、本願の実施形態による手順又は機能のうちの全部又は一部が生じる。コンピュータは、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、コンピュータ・ネットワーク、又は他のプログラム可能な装置であってもよい。コンピュータ命令は、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に保存されてもよいし、あるいはコンピュータ読み取り可能な記憶媒体から他のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体へ伝送されてもよい。例えば、コンピュータ命令は、ウェブサイト、コンピュータ、サーバー、又はデータ・センターから、他のウェブサイト、コンピュータ、サーバー、又はデータ・センターへ、有線（例えば、同軸ケーブル、光ファイバ、又はディジタル加入者回線（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ ｌｉｎｅ，ＤＳＬ））、又は無線（例えば、赤外線、無線、又はマイクロ波）の方式で伝送されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、サーバー又はデータ・センター等の１つ以上の利用可能な媒体を組み込むコンピュータによりアクセス可能な任意の利用可能な媒体であってもよい。利用可能な媒体は、磁気媒体（例えば、フロッピー・ディスク、ハード・ディスク、又は磁気テープ）、光媒体（例えば、ディジタル多用途ディスク（ｄｉｇｉｔａｌ ｖｅｒｓａｔｉｌｅ ｄｉｓｃ，ＤＶＤ））、半導体媒体（例えば、ソリッド・ステート・ディスク（ｓｏｌｉｄ ｓｔａｔｅ ｄｉｓｋ，ＳＳＤ））等であってもよい。
説明の簡明化の目的で、上記のシステム、装置、及びユニットの詳細な作業プロセスについては、上記の方法の実施形態における対応するプロセスが参照されてもよいことは当業者により明確に理解され得る。詳細はここで再び説明されない。
本願で提供される幾つかの実施形態において、開示されるシステム、装置、及び方法は他の方式で実装されてもよいことが理解されるべきである。例えば、説明される装置の実施形態は単に具体例であるに過ぎない。例えば、ユニットの区分は単に論理的な機能区分であるに過ぎない。実際の実装では別の区分方式が存在し得る。例えば、複数のユニット又はコンポーネントは他のシステムに結合又は統合されてもよいし、幾つかの特徴が無視されてもよいし、又は実行されなくてもよい。更に、図示又は説明される相互カップリング又は直接的なカップリング又は通信接続は何らかのインターフェースを利用することにより実装されてもよい。装置又はユニット間の間接的なカップリング又は通信接続は、電子的、機械的、又は他の形式で実装されてもよい。
別個のパーツとして説明されたユニットは物理的に別々であってもなくてもよく、ユニットとして図示されたパーツは物理的なユニットであってもなくてもよく、一箇所に位置していてもよいし、又は複数のネットワーク・ユニットに分散されてもよい。実施形態のソリューションの目的を達成するために実際の要件に基づいて、全部又は一部のユニットが選択され得る。
更に、本願の実施形態における機能ユニットは１つの処理ユニットに統合されてもよいし、あるいは各ユニットは物理的に単独で存在してもよいし、あるいは２つ以上のユニットが１つのユニットに統合されてもよい。統合されたユニットは、ハードウェアの形式で実装されてもよいし、あるいはソフトウェア機能ユニットの形式で実装されてもよい。
統合されたユニットがソフトウェア機能ユニットの形式で実装され、独立した製品として販売又は使用される場合、統合されたユニットはコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に保存されてもよい。そのような理解に基づいて、本願の技術的ソリューションは本質的に、又は従来技術に貢献する部分、あるいは技術的ソリューションの全部又は一部は、ソフトウェア・プロダクトの形式で実装されてもよい。コンピュータ・ソフトウェア・プロダクトは、記憶媒体に保存され、本願の実施形態における方法のステップのうちの全部又は一部を実行することをコンピュータ・デバイス（パーソナル・コンピュータ、サーバー、ネットワーク・デバイス等であってもよい）に命令する幾つかの命令を含む。上記の記憶媒体は、ＵＳＢフラッシュ・ドライブ、リムーバブル・ハード・ディスク、リード・オンリ・メモリ（Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ，ＲＯＭ）、ランダム・アクセス・メモリ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ，ＲＡＭ）、磁気ディスク、又は光ディスク等の、プログラム・コードを保存することが可能な任意の媒体を含む。
上記の実施形態は本願を限定するためではなく本願の技術的ソリューションを説明するように意図されているに過ぎない。本願は上記の実施形態に関連して詳細に説明されているが、当業者は、本願の実施形態の技術的ソリューションの精神及び範囲から逸脱することなく、上記の実施形態で記載されている技術的ソリューションに対する修正、又は幾つかの技術的特徴に対する等価な置換を更に行い得ることを理解すべきである。

Claims (32)

  1. アンテナ・アレイと調整可能な位相シフタとを含むアンテナ装置であって、
    前記アンテナ・アレイは複数のアンテナ・エレメントを含み、前記アンテナ・アレイは複数のビームを生成するように構成され、前記アンテナ・アレイにより生成される前記複数のビームは第１ビーム・グループ又は第２ビーム・グループであり、前記アンテナ・アレイ内のアンテナ・エレメントの各行において、同じ無線周波数（ＲＦ）チャネルに属する２つのアンテナ・エレメントはＭ個のアンテナ・エレメントにより隔てられ、Ｍは前記第１ビーム・グループにおけるビーム数と前記第２ビーム・グループにおけるビーム数とを決定するために使用され、Ｍは１より大きな整数であり；及び
    前記調整可能な位相シフタは前記アンテナ・アレイに接続され、前記調整可能な位相シフタが第１角度にある場合、前記アンテナ・アレイは前記第１ビーム・グループを生成し、あるいは前記調整可能な位相シフタが第２角度にある場合、前記アンテナ・アレイは前記第２ビーム・グループを生成する、装置。
  2. 前記調整可能な位相シフタは１ビット調整可能位相シフタである、請求項１に記載の装置。
  3. 水平方向におけるベースバンド・ウェイトであって前記アンテナ・アレイのために設定されるベースバンド・ウェイトが、前記水平方向におけるビーム属性であって前記第１ビーム・グループ内のビームに対応するビーム属性を決定するために使用され、あるいは前記水平方向におけるビーム属性であって前記第２ビーム・グループ内のビームに対応するビーム属性を決定するために使用される、請求項１又は２に記載の装置。
  4. 前記水平方向における前記ベースバンド・ウェイトは、隣接するアンテナ・エレメント間の間隔Ｍと所定のビーム方位レンジとに基づいて決定され、前記隣接するアンテナ・エレメント間の前記間隔は、前記水平方向における２つの隣接するアンテナ・エレメント間の間隔距離である、請求項３に記載の装置。
  5. 前記装置は固定位相シフタを更に含み；及び
    前記固定位相シフタは前記第１ビーム・グループ又は前記第２ビーム・グループの垂直方向角度を設定するように構成される、請求項１−４のうち何れか１項に記載の装置。
  6. 垂直方向におけるベースバンド・ウェイトであって前記アンテナ・アレイのために設定されるベースバンド・ウェイトが、前記垂直方向におけるビーム属性であって前記第１ビーム・グループ内の前記ビームに対応するビーム属性を決定するために使用され、あるいは前記垂直方向におけるビーム属性であって前記第２ビーム・グループ内の前記ビームに対応するビーム属性を決定するために使用される、請求項５に記載の装置。
  7. 前記垂直方向における前記ベースバンド・ウェイトに対応する位相と固定位相角との間に関連関係が存在し、前記固定位相角は前記垂直方向における同じＲＦチャネルでの２つの隣接するアンテナ・エレメント間の位相差である、請求項６に記載の装置。
  8. 前記アンテナ・アレイ内のアンテナ・エレメントの各列は第１アンテナ・エレメント・グループと第２アンテナ・エレメント・グループとを含み、前記第１アンテナ・エレメント・グループは第１ＲＦチャネルに接続され、前記第２アンテナ・エレメント・グループは第２ＲＦチャネルに接続され；
    前記第１アンテナ・エレメント・グループは第１アンテナ・エレメント（ａ１１）と第２アンテナ・エレメント（ａ２１）とを含み、前記第２アンテナ・エレメント・グループは第３アンテナ・エレメント（ａ３１）と第４アンテナ・エレメント（ａ４１）とを含み；及び
    アンテナ・エレメントの各列において、前記第１アンテナ・エレメント（ａ１１）と前記第２アンテナ・エレメント（ａ２１）とは隣接しており、前記第３アンテナ・エレメント（ａ３１）と前記第４アンテナ・エレメント（ａ４１）とは隣接している、請求項１−７のうちの何れか１項に記載の装置。
  9. 前記アンテナ・アレイは第１アンテナ・エレメント列（ａ１）と第２アンテナ・エレメント列（ａ５）とを含み；
    前記第１アンテナ・エレメント列（ａ１）は前記第１アンテナ・エレメント（ａ１１）と前記第２アンテナ・エレメント（ａ２１）とを含み、前記第２アンテナ・エレメント列（ａ５）は第５アンテナ・エレメント（ａ１５）と第６アンテナ・エレメント（ａ２５）とを含み；及び
    前記第１アンテナ・エレメント（ａ１１）と、前記第２アンテナ・エレメント（ａ２１）と、前記第５アンテナ・エレメント（ａ１５）と、前記第６アンテナ・エレメント（ａ２５）とは全て同じＲＦチャネルに接続される、請求項８に記載の装置。
  10. 前記アンテナ・アレイは第１アンテナ・エレメント列（ｂ１）を含み；
    前記第１アンテナ・エレメント列（ｂ１）は第１アンテナ・エレメント・グループと第２アンテナ・エレメント・グループとを含み、前記第１アンテナ・エレメント・グループは第１ＲＦチャネルに接続され、前記第２アンテナ・エレメント・グループは第２ＲＦチャネルに接続され、前記第１アンテナ・エレメント・グループは第１アンテナ・エレメント（ｂ１１）と第２アンテナ・エレメント（ｂ２１）とを含み、前記第２アンテナ・エレメント・グループは第３アンテナ・エレメント（ｂ３１）と第４アンテナ・エレメント（ｂ４１）とを含み；及び
    前記第１アンテナ・エレメント列（ｂ１）において、前記第１アンテナ・エレメント（ｂ１１）と前記第２アンテナ・エレメント（ｂ２１）とは隣接しており、前記第３アンテナ・エレメント（ｂ３１）と前記第４アンテナ・エレメント（ｂ４１）とは隣接している、請求項１−７のうちの何れか１項に記載の装置。
  11. 前記アンテナ・アレイは第２アンテナ・エレメント列（ｂ６）を更に含み；
    前記第２アンテナ・エレメント列（ｂ６）は前記第５アンテナ・エレメント（ｂ１６）と前記第６アンテナ・エレメント（ｂ２６）とを含み；及び
    前記第１アンテナ・エレメント（ｂ１１）と、前記第２アンテナ・エレメント（ｂ２１）と、前記第５アンテナ・エレメント（ｂ１６）と、前記第６アンテナ・エレメント（ｂ２６）とは全て同じＲＦチャネルに接続される、請求項１０に記載の装置。
  12. 前記アンテナ・アレイは第３アンテナ・エレメント列（ｂ４）を更に含み；
    前記第３アンテナ・エレメント列（ｂ４）は前記第３アンテナ・エレメント・グループを含み、前記第３アンテナ・エレメント・グループは第３ＲＦチャネルに接続され、前記第３アンテナ・エレメント・グループは第７アンテナ・エレメント（ｂ１４）と、第８アンテナ・エレメント（ｂ２４）と、第９アンテナ・エレメント（ｂ３４）と、第１０アンテナ・エレメント（ｂ４４）とを含み；及び
    前記第３アンテナ・エレメント列（ｂ４）において、前記第７アンテナ・エレメント（ｂ１４）と、前記第８アンテナ・エレメント（ｂ２４）と、前記第９アンテナ・エレメント（ｂ３４）と、前記第１０アンテナ・エレメント（ｂ４４）とは隣接している、請求項１０に記載の装置。
  13. 前記アンテナ・アレイ内のアンテナ・エレメントの各列は第１アンテナ・エレメント・グループと第２アンテナ・エレメント・グループとを含み、前記第１アンテナ・エレメント・グループは第１ＲＦチャネルに接続され、前記第２アンテナ・エレメント・グループは第２ＲＦチャネルに接続され；
    前記第１アンテナ・エレメント・グループは第１アンテナ・エレメント（ｃ１１）を含み、前記第２アンテナ・エレメント・グループは第２アンテナ・エレメント（ｃ２１）を含み；及び
    アンテナ・エレメントの各列において、前記第１アンテナ・エレメント（ｃ１１）と前記第２アンテナ・エレメント（ｃ２１）とは隣接している、請求項１−７のうちの何れか１項に記載の装置。
  14. 前記アンテナ・アレイは第１アンテナ・エレメント列（ｃ１）と第２アンテナ・エレメント列（ｃ５）とを含み；
    前記第１アンテナ・エレメント列（ｃ１）は前記第１アンテナ・エレメント（ｃ１１）と前記第２アンテナ・エレメント（ｃ２１）とを含み、前記第２アンテナ・エレメント列（ｃ５）は第３アンテナ・エレメント（ｃ１５）と第４アンテナ・エレメント（ｃ２５）とを含み；及び
    前記第１アンテナ・エレメント（ｃ１１）と前記第３アンテナ・エレメント（ｃ１５）とは前記第１ＲＦチャネルに接続され、前記第２アンテナ・エレメント（ｃ２１）と前記第４アンテナ・エレメント（ｃ２５）とは前記第２ＲＦチャネルに接続される、請求項１３に記載の装置。
  15. アンテナ装置に適用されるビーム調整方法であって、前記アンテナ装置はアンテナ・アレイと調整可能な位相シフタとを含み、前記アンテナ・アレイは複数のアンテナ・エレメントを含み、前記アンテナ・アレイにより生成される複数のビームは第１ビーム・グループ又は第２ビーム・グループであり、前記アンテナ・アレイ内のアンテナ・エレメントの各行において、同じ無線周波数（ＲＦ）チャネルに属するアンテナ・エレメントはＭ個のアンテナ・エレメントにより隔てられ、Ｍは前記第１ビーム・グループにおけるビーム数と前記第２ビーム・グループにおけるビーム数とを決定するために使用され、Ｍは１より大きな整数であり、前記調整可能な位相シフタはアンテナ・アレイに接続され、前記方法は：
    前記調整可能な位相シフタが第１角度にある場合に、前記アンテナ・アレイにより前記第１ビーム・グループを生成するステップ；又は
    前記調整可能な位相シフタが第２角度にある場合に、前記アンテナ・アレイにより前記第２ビーム・グループを生成するステップ；
    を含む方法。
  16. 前記調整可能な位相シフタは１ビット調整可能位相シフタである、請求項１５に記載の方法。
  17. 前記方法は：
    前記アンテナ・アレイのために水平方向におけるベースバンド・ウェイトを設定するステップ；
    を更に含む請求項１５又は１６に記載の方法。
  18. 前記水平方向における前記ベースバンド・ウェイトは、隣接するアンテナ・エレメント間の間隔Ｍと所定のビーム方位レンジとに基づいて決定され、前記隣接するアンテナ・エレメント間の前記間隔は、前記水平方向における２つの隣接するアンテナ・エレメント間の間隔距離である、請求項１７に記載の方法。
  19. 前記方法は：
    前記第１ビーム・グループ又は前記第２ビーム・グループの垂直方向角度を設定するステップ：
    を更に含む請求項１５−１８のうち何れか１項に記載の方法。
  20. 前記アンテナ・アレイのために垂直方向におけるベースバンド・ウェイトを設定するステップ；
    を更に含む請求項１９に記載の方法。
  21. 前記垂直方向における前記ベースバンド・ウェイトの位相と固定位相角との間に関連関係が存在し、前記固定位相角は前記垂直方向における同じＲＦチャネルでの２つの隣接するアンテナ・エレメント間の位相差である、請求項２０に記載の方法。
  22. 前記アンテナ・アレイ内のアンテナ・エレメントの各列は第１アンテナ・エレメント・グループと第２アンテナ・エレメント・グループとを含み、前記第１アンテナ・エレメント・グループは第１ＲＦチャネルに接続され、前記第２アンテナ・エレメント・グループは第２ＲＦチャネルに接続され；
    前記第１アンテナ・エレメント・グループは第１アンテナ・エレメント（ａ１１）と第２アンテナ・エレメント（ａ２１）とを含み、前記第２アンテナ・エレメント・グループは第３アンテナ・エレメント（ａ３１）と第４アンテナ・エレメント（ａ４１）とを含み；及び
    アンテナ・エレメントの各列において、前記第１アンテナ・エレメント（ａ１１）と前記第２アンテナ・エレメント（ａ２１）とは隣接しており、前記第３アンテナ・エレメント（ａ３１）と前記第４アンテナ・エレメント（ａ４１）とは隣接している、請求項１５−２１のうちの何れか１項に記載の方法。
  23. 前記アンテナ・アレイは第１アンテナ・エレメント列（ａ１）と第２アンテナ・エレメント列（ａ５）とを含み；
    前記第１アンテナ・エレメント列（ａ１）は前記第１アンテナ・エレメント（ａ１１）と前記第２アンテナ・エレメント（ａ２１）とを含み、前記第２アンテナ・エレメント列（ａ５）は第５アンテナ・エレメント（ａ１５）と第６アンテナ・エレメント（ａ２５）とを含み；及び
    前記第１アンテナ・エレメント（ａ１１）と、前記第２アンテナ・エレメント（ａ２１）と、前記第５アンテナ・エレメント（ａ１５）と、前記第６アンテナ・エレメント（ａ２５）とは全て同じＲＦチャネルに接続される、請求項２２に記載の方法。
  24. 前記アンテナ・アレイは第１アンテナ・エレメント列（ｂ１）を含み；
    前記第１アンテナ・エレメント列（ｂ１）は第１アンテナ・エレメント・グループと第２アンテナ・エレメント・グループとを含み、前記第１アンテナ・エレメント・グループは第１ＲＦチャネルに接続され、前記第２アンテナ・エレメント・グループは第２ＲＦチャネルに接続され、前記第１アンテナ・エレメント・グループは第１アンテナ・エレメント（ｂ１１）と第２アンテナ・エレメント（ｂ２１）とを含み、前記第２アンテナ・エレメント・グループは第３アンテナ・エレメント（ｂ３１）と第４アンテナ・エレメント（ｂ４１）とを含み；及び
    前記第１アンテナ・エレメント列（ｂ１）において、前記第１アンテナ・エレメント（ｂ１１）と前記第２アンテナ・エレメント（ｂ２１）とは隣接しており、前記第３アンテナ・エレメント（ｂ３１）と前記第４アンテナ・エレメント（ｂ４１）とは隣接している、請求項１５−２１のうちの何れか１項に記載の方法。
  25. 前記アンテナ・アレイは第２アンテナ・エレメント列（ｂ６）を更に含み；
    前記第２アンテナ・エレメント列（ｂ６）は前記第５アンテナ・エレメント（ｂ１６）と前記第６アンテナ・エレメント（ｂ２６）とを含み；及び
    前記第１アンテナ・エレメント（ｂ１１）と、前記第２アンテナ・エレメント（ｂ２１）と、前記第５アンテナ・エレメント（ｂ１６）と、前記第６アンテナ・エレメント（ｂ２６）とは全て同じＲＦチャネルに接続される、請求項２４に記載の方法。
  26. 前記アンテナ・アレイは第３アンテナ・エレメント列（ｂ４）を更に含み；
    前記第３アンテナ・エレメント列（ｂ４）は前記第３アンテナ・エレメント・グループを含み、前記第３アンテナ・エレメント・グループは第３ＲＦチャネルに接続され、前記第３アンテナ・エレメント・グループは第７アンテナ・エレメント（ｂ１４）と、第８アンテナ・エレメント（ｂ２４）と、第９アンテナ・エレメント（ｂ３４）と、第１０アンテナ・エレメント（ｂ４４）とを含み；及び
    前記第３アンテナ・エレメント列（ｂ４）において、前記第７アンテナ・エレメント（ｂ１４）と、前記第８アンテナ・エレメント（ｂ２４）と、前記第９アンテナ・エレメント（ｂ３４）と、前記第１０アンテナ・エレメント（ｂ４４）とは隣接している、請求項２４に記載の方法。
  27. 前記アンテナ・アレイ内のアンテナ・エレメントの各列は第１アンテナ・エレメント・グループと第２アンテナ・エレメント・グループとを含み、前記第１アンテナ・エレメント・グループは第１ＲＦチャネルに接続され、前記第２アンテナ・エレメント・グループは第２ＲＦチャネルに接続され；
    前記第１アンテナ・エレメント・グループは第１アンテナ・エレメント（ｃ１１）を含み、前記第２アンテナ・エレメント・グループは第２アンテナ・エレメント（ｃ２１）を含み；及び
    アンテナ・エレメントの各列において、前記第１アンテナ・エレメント（ｃ１１）と前記第２アンテナ・エレメント（ｃ２１）とは隣接している、請求項１５−２１のうちの何れか１項に記載の方法。
  28. 前記アンテナ・アレイは第１アンテナ・エレメント列（ｃ１）と第２アンテナ・エレメント列（ｃ５）とを含み；
    前記第１アンテナ・エレメント列（ｃ１）は前記第１アンテナ・エレメント（ｃ１１）と前記第２アンテナ・エレメント（ｃ２１）とを含み、前記第２アンテナ・エレメント列（ｃ５）は第３アンテナ・エレメント（ｃ１５）と第４アンテナ・エレメント（ｃ２５）とを含み；及び
    前記第１アンテナ・エレメント（ｃ１１）と前記第３アンテナ・エレメント（ｃ１５）とは前記第１ＲＦチャネルに接続され、前記第２アンテナ・エレメント（ｃ２１）と前記第４アンテナ・エレメント（ｃ２５）とは前記第２ＲＦチャネルに接続される、請求項２７に記載の方法。
  29. 請求項１−１４のうち何れか１項に記載のアンテナ装置を含む通信システム。
  30. コンピュータにより実行されると、請求項１５−２９のうち何れか１項に記載の前記方法を前記コンピュータに実行させる命令を含むプログラム。
  31. コンピュータにより実行されると、請求項１５−２９のうち何れか１項に記載の前記方法を前記コンピュータに実行させる命令を含むコンピュータ読み取り可能な媒体。
  32. デバイスであって：
    命令を保存するように構成されたメモリ；
    バスを利用して前記メモリに接続されたプロセッサであって、前記プロセッサが前記メモリに保存された前記命令を実行すると、請求項１５−２９のうち何れか１項に記載の前記方法を前記デバイスに実行させるプロセッサ；
    を有するデバイス。
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