JP7025450B2 - 無線通信ネットワークにおける到来角度推定 - Google Patents

Description

本明細書で提示される実施形態は、無線通信ネットワークにおける無線信号の到来角度を推定するための方法、無線送受信機デバイス、コンピュータプログラム、およびコンピュータプログラムプロダクトに関する。

通信ネットワークでは、所与の通信プロトコル、そのパラメータ、および通信ネットワークが配備される物理的環境に対して良好な性能および収容能力を得ることが課題となり得る。

例えば、移動通信システムの将来の世代のためには、多くの異なった搬送波周波数における周波数帯が必要とされ得る。例えば、低周波数帯は、無線デバイスのための充分なネットワークカバレッジを達成するために必要とされ、より高い周波数帯（例えば、ミリメートル波長（ｍｍＷ）、すなわち、３０ＧＨｚ付近およびそれ以上）は、必要とされるネットワークキャパシティを達成するために必要とされる。概して、高周波数では、無線チャンネルの伝搬特性はより困難であり、充分なリンクバジェットを達成するためには、網側のネットワークノード及びユーザ側の無線デバイスの両方においてビームフォーミングが必要とされる。

ネットワークノードの無線デバイスおよび／または送受信ポイントは、アナログビームフォーミング、デジタルビームフォーミング、またはハイブリッドビームフォーミングによってビームフォーミングを実施することができる。各実装は、それぞれの利点および欠点を有する。デジタルビームフォーミングの実装は、３つの最も柔軟な実装であるが、要求される無線チェーンおよびベースバンドチェーンの数が多いために最もコストがかかる。アナログビームフォーミング実装は、デジタルビームフォーミング実装と比較して、無線チェーンおよびベースバンドチェーンの数が少ないため、製造について最も柔軟性が低いが、より安価である。ハイブリッドビームフォーミング実装は、アナログビームフォーミング実装とデジタルビームフォーミング実装との間の妥協点である。当業者が理解するように、異なる無線デバイスの費用および性能要件に応じて、異なる実装が必要とされる。

いわゆるビームマネージメントの１つの目的は、ネットワークノードが、カバレッジおよび処理能力を増大させるために、（ＴＲＰおよび／または無線デバイスで使用されるようである）狭ビームを用いて、そのサービスを提供される無線デバイスを追跡することである。回転、動き、および／またはサービスを提供される無線デバイスの遮断のために、（ＴＲＰおよび／または無線デバイスにおける）ビームは、ネットワークノードとサービスを提供される無線デバイスとの間の良好なチャンネル品質を維持するために、動的に更新される必要がある。サービスを提供される無線デバイスとネットワークノードとの間の動作コネクションが、例えば、閉塞のために失われたとき、ビームコネクションを再確立するためにビームリカバリプロシージャが開始されてもよい。このようなビームリカバリプロシージャは、例えば、ＴＲＰ及び無線デバイスの両方において、ビームの全ての異なった組み合わせを通してスイープ（掃引）することを含むことができる。多数の候補ビームがある場合、そのようなビーム掃引手順は、時間消費およびオーバーヘッドシグナリングの点で費用がかかる可能性がある。ビームトレーニングは、特に、ビームが順次掃引されなければならないアナログ及びハイブリッドアンテナアレイの実装例に対して、大きなオーバーヘッドシグナリング及び時間消費を必要とし得る。アナログビームフォーミングを有するアンテナアレイがＴＲＰおよび無線デバイスの両方で使用される場合、網羅的なビーム探索では、それぞれのＴＲＰビームについて、無線デバイスにおけるすべての候補ビームを試験する必要があるため、これはさらに困難になる。

したがって、改善されたビームマネージメントが依然として必要とされている。

本明細書の実施形態の目的は、効率的なビームマネージメントに使用することができる効率的な到来角度推定を提供することである。

第１の態様によれば、無線通信ネットワークにおける無線信号の到来角度を推定するための方法が提示される。この方法は、無線送受信機デバイスによって実行される。無線送受信機デバイスは、アナログビームフォーミングによって、少なくとも２つの位相中心位置の間でシフトするように構成されたアンテナアレイを備える。この方法は、２つの相互に異なる位相中心位置（すなわち、少なくとも２つの位相中心位置の２つの相互に異なる位相中心位置）を使用して、アンテナアレイによって受信される無線信号の測定値を取得することを含む。この方法は、互いに異なる２つの位相中心位置を使用して得られた測定値を使用して無線信号の到来角度を推定することを含む。

第２の態様によれば、無線通信ネットワークにおける無線信号の到来角度を推定するための無線送受信機デバイスが提供される。無線送受信機デバイスは、アナログビームフォーミングによって、少なくとも２つの位相中心位置の間でシフトするように構成されたアンテナアレイを備える。無線送受信機デバイスは、プロセッシング回路をさらに備える。プロセッシング回路は、２つの相互に異なる位相中心位置（すなわち、少なくとも２つの位相中心位置の２つの相互に異なる位相中心位置）を使用して、アンテナアレイによって受信された無線信号の測定値を無線送受信機デバイスに取得させるように構成される。プロセッシング回路は、無線送受信機デバイスに、２つの相互に異なる位相中心位置を使用して得られた測定値を使用して無線信号の到来角度を推定させるように構成される。

第３の態様によれば、無線通信ネットワークにおける無線信号の到来角度を推定するための無線送受信機デバイスが提供される。無線送受信機デバイスは、アナログビームフォーミングによって、少なくとも２つの位相中心位置の間でシフトするように構成されたアンテナアレイを備える。無線送受信機デバイスは、プロセッシング回路および記憶媒体をさらに備える。記憶媒体は、プロセッシング回路によって実行されると、無線送受信機デバイスに動作またはステップを実行させる命令を記憶する。動作またはステップは、２つの相互に異なる位相中心位置（すなわち、少なくとも２つの位相中心位置の２つの相互に異なる位相中心位置）を使用して、アンテナアレイによって受信される無線信号の測定値を無線送受信機デバイスに取得させる。動作またはステップは、２つの相互に異なる位相中心位置を使用して得られた測定値を使用して、無線送受信機デバイスに無線信号の到来角度を推定させる。

第４の態様によれば、無線通信ネットワークにおける無線信号の到来角度を推定するための無線送受信機デバイスが提供される。無線送受信機デバイスは、アナログビームフォーミングによって、少なくとも２つの位相中心位置の間でシフトするように構成されたアンテナアレイを備える。無線送受信機デバイスは、２つの相互に異なる位相中心位置（すなわち、少なくとも２つの位相中心位置の２つの相互に異なる位相中心位置）を使用して、アンテナアレイによって受信された無線信号の測定値を取得するように構成された取得モジュールをさらに備える。無線送受信機デバイスは、２つの相互に異なる位相中心位置を使用して得られた測定値を使用して無線信号の到来角度を推定するように構成された推定モジュールをさらに備える。

第５の態様によれば、無線通信ネットワークにおける無線信号の到来角度を推定するためのコンピュータプログラムであって、無線送受信機デバイス上で実行されると、無線送受信機デバイスに第１の態様による方法を実行させるコンピュータプログラムコードを含むコンピュータプログラムが提示される。無線送受信機デバイスは、アナログビームフォーミングによって、少なくとも２つの位相中心位置の間でシフトするように構成されたアンテナアレイを備える。

第６の態様によれば、第５の態様によるコンピュータプログラムと、コンピュータプログラムが格納されるコンピュータ可読記憶媒体とを備えるコンピュータプログラムプロダクトが提示される。コンピュータ可読記憶媒体は、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体とすることができる。

有利には、この方法、これらの無線送受信機デバイス、このコンピュータプログラム、およびこのコンピュータプログラムプロダクトは、効率的な到来角度推定を提供し、効率的なビームマネージメントを可能にする。

有利なことに、この方法、これらの無線送受信機デバイス、このコンピュータプログラム、およびこのコンピュータプログラムプロダクトは、無線信号を受信する無線送受信機デバイスにおけるシーケンシャルビーム掃引の使用を回避する。これは、最良のアナログビーム対を見つけるための時間と、ビーム発見基準信号の送信に関連するオーバーヘッドとを低減する。

なお、第１、第２、第３、第４、第５、第６の態様のいずれの特徴も、適宜、他の態様に適用することができる。同様に、第１の態様の任意の利点は、それぞれ第２、第３、第４、第５、および／または第６の態様に等しく適用することができ、その逆も同様である。添付の実施形態の他の目的、特徴、および利点は、以下の詳細な開示、添付の従属請求項、ならびに図面から明らかになるであろう。

一般に、特許請求の範囲において使用される全ての用語は、本明細書において特に明示的に定義されない限り、技術分野におけるそれらの通常の意味に従って解釈されるべきである。「ａ／ａｎ／ｔｈｅ、要素、装置、コンポーネント、手段、モジュール、ステップ等」への全ての言及は、特に明記しない限り、要素、装置、コンポーネント、手段、モジュール、ステップ等の少なくとも１つのインスタンスを指すものとしてオープンに解釈されるべきである。本明細書に開示される任意の方法のステップは、明示的に述べられない限り、開示される正確な順序で実行される必要はない。

本発明の概念は、添付の図面を参照して、例として説明される。
実施形態による通信ネットワークを示す概略図である。 一実施形態による、無線送受信機デバイスのＴＲＰまたは通信インターフェースに含まれるようなアンテナアレイを概略的に示す。 一実施形態によるアンテナアレイを概略的に示す。 実施形態による方法のフローチャートである。 一実施形態による、２つのタイムスロットで動作するアンテナアレイを概略的に示す。 一実施形態による半分のＯＦＤＭシンボルの生成を概略的に示す。 一実施形態による、４つのタイムスロットで動作するアンテナアレイを概略的に示す。 実施形態による方法のフローチャートである。 実施形態による方法のフローチャートである。 実施形態に係る無線送受信機デバイスの機能ユニットを示す模式図である。 実施形態に係る無線送受信機デバイスの機能モジュールを示す模式図である。 実施形態にしたがったコンピュータ可読記憶媒体を含むコンピュータプログラムプロダクトの一例を示すブロック図である。

本発明の概念は、本発明の概念の特定の実施形態が示されている添付の図面を参照して、以下でより完全に説明される。しかしながら、本発明の概念は、多くの異なる形態で具現化されてもよく、本明細書に記載された実施形態に限定されるものとして解釈されるべきではなく、むしろ、これらの実施形態は、本開示が完全かつ完全であり、本発明の概念の範囲を当業者に完全に伝えるように、例として提供される。説明全体を通して、同様の番号は同様の要素を指す。破線によって示される任意のステップまたは特徴は、任意であるとみなされるべきである。

図１は、本明細書で提示される実施形態を適用することができる通信ネットワーク１００を示す概略図である。通信ネットワーク１００は、第３世代（３Ｇ）通信ネットワーク、第４世代（４Ｇ）通信ネットワーク、または第５世代（５Ｇ）通信ネットワークとすることができ、任意の３ＧＰＰ通信規格をサポートすることができる。通信ネットワーク１００は、無線アクセスネットワーク１１０内の無線送受信機デバイス３００にネットワークアクセスを提供するように構成された少なくとも１つの無線送受信機デバイス２００を備える。無線アクセスネットワーク１１０は、コアネットワーク１２０に動作可能に接続される。コアネットワーク１２０は、インターネットのようなサービスネットワーク１３０に動作可能に接続されている。これにより、無線送受信機デバイス３００は、無線送受信機デバイス２００を介して、サービスネットワーク１３０のサービスにアクセスし、サービスネットワーク１３０とデータを交換することができる。ネットワークノード ２００は、無線送受信機デバイス３００に信号を送信し、無線送受信機デバイス３００から信号を受信することによって、無線アクセスネットワーク１１０におけるネットワークアクセスを提供する。信号は、無線送受信機デバイス２００のＴＲＰ２０５から送信され、ＴＲＰ２０５によって受信される。ＴＲＰ２０５は、無線送受信機デバイス２００の一体部分を形成することができ、または無線送受信機デバイス２００から物理的に分離することができる。

説明を容易にするために、無線送受信機デバイス２００は受信側の無線送受信機デバイスを表し、無線送受信機デバイス３００は送信側の無線送受信機デバイスを表すが、当業者には理解されるように、無線送受信機デバイス２００、３００は両方とも、一般に、送信および受信の両方のために構成される。特に、無線送受信機デバイス２００は、ＴＲＰ２０５を介して、無線送受信機デバイス３００によって送信された無線信号を受信するように構成されている。

本明細書で開示される実施形態は、無線アクセスネットワークノードおよび無線デバイスの両方として実装される無線送受信機デバイスにおいて、またはバックホールノードまたはサイドリンクノードとして実装される無線送受信機デバイスとしてさえも適用され得る。したがって、本明細書で開示される実施形態のうちの少なくともいくつかにおける無線送受信機デバイス２００は、無線アクセスネットワークノードであると想定され、無線送受信機デバイス３００は、無線デバイスであると想定されるが、本明細書で開示される無線送受信機デバイス２００の機能は、無線デバイスにおいて等しく実装され得る。

無線アクセスネットワークノードの例は、無線基地局、基地送受信局、ノード Ｂ、進化型ノード Ｂ、ギガビットノード Ｂ、アクセスポイント、およびアクセスノードである。無線デバイスの例は、移動局、移動電話機、ハンドセット、ワイヤレスローカルループ電話機、ユーザ機器、スマートフォン、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、ネットワーク装備センサ、ネットワーク装備車両、およびいわゆる物のインターネットデバイスである。

無線送受信機デバイス３００によって送信された無線信号は、無線送受信機デバイス２００において到来角度αで受信される。一般に、到来角度αは、無線インターフェースを介して無線信号が物理的に受信されるノードに対して決定される。図１の例示的な例では、このノードは、無線送受信機デバイス２００によって受信される無線信号に対して、ＴＲＰ２０５によって表される。到来角度αは、一般に、信号を受信するために使用されるアンテナアレイの位相中心の位置に依存する。図１は、３つの異なる位相中心位置ｐ０、ｐ１、ｐ２を概略的に示す。しかしながら、最も実際的なアンテナアレイでは、位相中心の位置の変化は非常に小さく、そのため、到来角度は実質的に同じである（例えば、到来角度の差は、数分の１度またはそれより小さいオーダーである）。したがって、図１では、異なる位相中心位置ｐ０、ｐ１、およびｐ２に対する到来角度の差は、説明のために誇張されている。変化するのは、到来角度の機能としての電気的位相である（単に経路長が異なるため）。この関係はφ＝２・π／ｄ_ｒ・ｓｉｎ（α）であり、φは位相であり、ｄ_ｒは波長で表される位相中心位置（ｐ０とｐ１との間、またはｐ０とｐ２との間など）の変化であり、αは到来角度（ＴＲＰのアンテナアレイに対する法線に対する）である。以下に、位相中心をｐ０からｐ１へ、およびｐ０からｐ２へどのように移動させるかを開示する。

図２は、無線送受信機デバイス２００のＴＲＰ２０５または通信インターフェース２２０に含まれる２つのアンテナアレイ１９０ａ、１９０ｂを示す。図２の例示的な例では、２つのアンテナアレイ１９０ａ、１９０ｂがあり、それぞれが、電力増幅器（ＰＡ）または低雑音増幅器（ＬＮＡ）などの１つのフェーズシフタ（移相器）１８６ａ、１８６ｂ、および／または利得制御素子１８２ａ、１８２ｂを有する、それ自体のアナログ分配ネットワーク１８０ａ、１８０ｂ（アナログビームフォーミング用に構成される）に動作可能に接続されるＭ個の単一偏波アンテナ素子１６０ａ、１６０ｂと、任意選択で、アンテナ素子ごとのスイッチ１８４ａ、１８４ｂとを有する。ＰＡ／ＬＮＡの代替構成は、図３に関連して開示される。次に、各アナログ分配ネットワーク１８０ａ、１８０ｂは、それ自体の単一ベースバンド（ＢＢ）チェーン１７０ａ、１７０ｂに動作可能に接続される。単一偏波アンテナ素子１６０ａ、１６０ｂは、相互に直交する偏波を有する。本明細書に開示される実施形態は、アンテナアレイ１９０ａ、１９０ｂの数に関して限定されない。一般的に言えば、無線送受信機デバイス２００または無線送受信機デバイス２００のＴＲＰ２０５は、少なくとも１つのアンテナアレイ１９０ａ、１９０ｂを備える。

図３は、アンテナアレイ１９０ａ、１９０ｂ内の利得制御素子１８２ａ、１８２ｂを表すＰＡおよびＬＮＡの２つの実施例を概略的に示す。図３（ａ）は、共通の構成（すなわち、すべてのアンテナ素子に対して１つの共通のＰＡ／ＬＮＡ１８２ａ、１８２ｂを有する）を示す。図３（ｂ）は、分散型ＰＡ／ＬＮＡ構成（すなわち、アンテナ素子当たり個々のＰＡ／ＬＮＡ１８２ａ、１８２ｂを有する）を示す。

無線送受信機デバイス２００、３００は、互いに通信するときにビームフォーミングを使用するように構成されると仮定される。したがって、無線送受信機デバイス２００、３００が互いに通信するためにどのビームを無線送受信機デバイス２００、３００が使用すべきかを無線送受信機デバイス２００、３００が決定するために、ビームマネージメントが必要とされ得る。上述したように、無線送受信機デバイス２００及び無線送受信機デバイス３００の両方に多数の候補ビームが存在する場合、ビーム掃引手順を使用することは、時間消費及びオーバーヘッド信号の点でコストがかかる可能性がある。

したがって、本明細書で開示される実施形態は、無線通信ネットワーク１００における無線信号の到来角度αを推定するためのメカニズムに関する。このようなメカニズムを得るために、無線送受信機デバイス２００、無線送受信機デバイス２００によって実行される方法、無線送受信機デバイス２００上で実行されるときに無線送受信機デバイス２００にこの方法を実行させる、例えばコンピュータプログラムの形態のコードを含むコンピュータプログラムプロダクトが提供される。

図４および図８は、無線通信ネットワーク１００における無線信号の到来角度αを推定する方法の実施形態を示すフローチャートである。これらの方法は、無線送受信機デバイス２００によって実行される。本方法は、有利には、コンピュータプログラム１２２０として提供される。

次に、図４を参照すると、一実施形態による無線送受信機デバイス２００によって実行される、無線通信ネットワーク１００における無線信号の到来角度αを推定する方法が示されている。

無線送受信機デバイス２００は、アナログビームフォーミングによって、少なくとも２つの位相中心位置ｐ１、ｐ２の間でシフトするように構成されたアンテナアレイ１９０ａ、１９０ｂ（図２のように）を備える。２つの位相中心位置ｐ１、ｐ２の少なくとも一方は、アンテナアレイ１９０ａ、１９０ｂの初期中心位置ｐ０からオフセットされる。

無線送受信機デバイス２００は、無線送受信機デバイス２００が無線信号の到来角度（ＡＯＡ）（αで示される）を決定することができるように、無線送受信機デバイス２００がネットワークノードまたは無線デバイスの機能性を実装するかどうかに応じて、例えばアップリンクサウンディング基準信号（ＳＲＳ）またはダウンリンクチャネルステート情報基準信号（ＣＳＩ－ＲＳ）などの基準信号などのある種の無線信号を送信するように無線送受信機デバイス３００にシグナリングすると仮定する。さらに、無線送受信機デバイス３００は、そのような基準信号を含むことができる無線信号を送信すると仮定する。したがって、無線送受信機デバイス２００は、ステップＳ１０２を実行するように構成される。

Ｓ１０２：無線送受信機デバイス２００は、２つの相互に異なる位相中心位置ｐ１、ｐ２を使用して、アンテナアレイ１９０ａ、１９０ｂによって受信された無線信号の測定値を取得する。したがって、これらの２つの相互に異なる位相中心位置ｐ１、ｐ２は、アンテナアレイ１９０ａ、１９０ｂが間でシフトするように構成された、上述の少なくとも２つの位相中心位置のうちの２つである。

次に、無線信号の測定値は、無線信号の到来角度αを推定するために使用される。したがって、無線送受信機デバイス２００は、ステップＳ１０４を実行するように構成される。

Ｓ１０４：無線送受信機デバイス２００は、互いに異なる２つの位相中心位置ｐ１、ｐ２を用いて得られた測定値を用いて、無線信号の到来角度αを推定する。

いくつかの態様では、到来角度αは、電気位相φによって表される（例えば、上記で開示された関係による）。したがって、無線送受信機デバイス２００が、２つの相互に異なる位相中心位置ｐ１、ｐ２を使用して得られた測定値を使用して無線信号の到来角度αを推定することは、無線送受信機デバイス２００が、無線信号について、および測定値を使用して、２つの相互に異なる位相中心位置ｐ１、ｐ２を使用してアンテナアレイ１９０ａ、１９０ｂによって受信されている無線信号によって引き起こされる電気位相シフトを推定すると解釈することができる。

電気的位相シフトは、上記で定義した電気的位相と同様であるが、ｐ１とｐ２との間の位相中心位置の変化を表す（すなわち、ｐ０とｐ１との間、またはｐ０とｐ２との間ではない）。したがって、電気的位相シフトは、φｓ ＝ ２・π／ｄ_{ｒ，ｐ１－ｐ２}・ｓｉｎ（α）の関係を有し、φｓは電気的位相シフトであり、ここで、ｄ_{ｒ，ｐ１－ｐ２}はｐ１とｐ２との間の距離であり、αは到来角度である。ｐ１およびｐ２は、それぞれ、ｄ_{ｒ，ｐ１－ｐ２} ＝ ２ｄ_ｒとなるように、ｄ_ｒだけｐ０から逆方向に分離可能である。

次に、無線送受信機デバイス２００によって実行される、無線通信ネットワーク１００における無線信号の到来角度αの推定のさらなる詳細に関する実施形態を開示する。

いくつかの態様では、測定値が取得される無線信号は、アップリンクＳＲＳまたはダウンリンクＣＳＩ－ＲＳなどの基準信号を含み、測定値は、基準信号に対して行われる。

上述のように、いくつかの態様では、到来角度αは、異なる位相中心ｐ１、ｐ２についての測定値間の位相差を使用して推定される。この位相差は、電気位相φｓに等しい。特に、一実施形態によれば、無線信号の到来角度αは、２つの相互に異なる位相中心位置（例えば、ｐ１）のうちの１つを使用して得られる測定値と、２つの相互に異なる位相中心位置（例えば、ｐ２）のうちの他の１つを使用して得られる測定値との間の位相差を使用して推定される。ＭＵｌｔｉｐｌｅ ＳＩｇｎａｌ Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ （ＭＵＳＩＣ；周波数および発信位置の推定のために使用されるアルゴリズム）、回転不変式（ＥＳＰＲＩＴ）による信号パラメータの推定、従来のビームフォーミング、空間スペクトルなどの標準的な到来角度技法を、この目的のために使用することができる。

いくつかの態様では、異なる位相中心は、無線信号を受信するときに、アンテナ素子の部分的に重複する設定を交互に使用することによって達成される。より詳細には、上述したように、アンテナアレイ１９０ａ、１９０ｂは、アンテナ素子１６０ａ、１６０ｂを含む。次に、２つの相互に異なる位相中心位置ｐ１、ｐ２のうちの１つ（例えば、ｐ１）を使用して、無線信号がアンテナアレイ１９０ａ、１９０ｂによって受信されるときに、アンテナ素子の第１のセットを使用することができる。次に、２つの相互に異なる位相中心位置ｐ１、ｐ２のうちの他方（例えばｐ２）を使用して、無線信号がアンテナアレイ１９０ａ、１９０によって受信されるときに、アンテナ素子の第２のセットを使用することができる。第２のセットは、第１のセットと部分的に重なるが、完全には重ならない。例えば、第１のセット及び第２のセットは、２つを除く全ての、又は１つのアンテナ素子を共通に有することができるが、全てのアンテナ素子を共通に有するわけではない。

少なくとも２つの位相中心位置ｐ１、ｐ２の間でシフトする異なる方法があり得る。いくつかの態様では、特定のアンテナ素子は、実際には、アンテナアレイ１９０ａ、１９０ｂを使用して無線信号の受信中にオフに切り替えられる。具体的には、一実施形態によれば、アンテナアレイ１９０ａ、１９０ｂは、アンテナ素子１６０ａ、１６０ｂを含み、アンテナアレイ１９０ａ、１９０ｂは、アンテナ素子１６０ａ、１６０ｂのうちの少なくとも１つを選択的にオンおよびオフに切り替えることによって、少なくとも２つの位相中心位置ｐ１、ｐ２の間でシフトするように構成される。異なる時間に異なるアンテナ素子をオフにすることにより、受信ビームは異なる時間に異なる位相中心を有する。

無線信号の受信中に特定のアンテナ素子を実際にオフに切り換える異なる方法があり得る。いくつかの態様では、特定のアンテナ素子は、特定のアンテナ素子のＬＮＡ１８２ａ、１８２ｂをオフにすることによって（図３（ｂ）のような分散ＬＮＡ構成にのみ適用可能）、減衰器を使用することによって、またはスイッチを使用することによって（図３（ａ）のような普通ＬＮＡ構成および図３（ｂ）のような分散ＬＮＡ構成の両方に適用可能）、オフにされる。したがって、一実施形態によれば、アンテナ素子１６０ａ、１６０ｂのうちの少なくとも１つは、アンテナ素子１６０ａ、１６０ｂのうちのこの少なくとも１つのＬＮＡ１８２ａ、１８２ｂ、減衰器、またはスイッチ１８４ａ、１８４ｂを選択的にオンおよびオフに切り替えることによって、選択的にオンおよびオフに切り替えられるように構成される。

他の態様では、アンテナ素子は、完全にはスイッチオフされないが、代わりに、ＬＮＡ１８２ａ、１８２ｂは、特定のアンテナ素子の受信電力を低減するために使用される（図３（ｂ）のような分散型ＬＮＡ構成にのみ適用可能である）。したがって、一実施形態によれば、アンテナアレイ１９０ａ、１９０ｂは、アンテナ素子１６０ａ、１６０ｂを含み、アンテナアレイ１９０ａ、１９０ｂは、アンテナ素子１６０ａ、１６０ｂのうちの少なくとも１つのＬＮＡ１８２ａ、１８２ｂのゲインを選択的に増減することによって、少なくとも２つの位相中心位置ｐ１、ｐ２の間でシフトするように構成される。これは、アンテナアレイ１９０ａ、１９０ｂの位相中心の柔軟な配置を可能にし、これは、アンテナアレイ１９０ａ、１９０ｂ内のアンテナ素子分離が０．５波長よりも大きい場合であっても、アンテナアレイ１９０ａ、１９０ｂの受信ビーム間で０．５波長の位相中心位置間の差を有することが可能であることを意味する。

二重偏波ビームフォーミングは、アンテナ素子１６０ａ、１６０ｂのいくつかをオフにすることによる受信信号強度の損失を最小限に抑えるために、またはアンテナ素子１６０ａ、１６０ｂのいくつかのゲインを低減するために、アンテナアレイ１９０ａ、１９０ｂの能動アンテナ素子に使用することができる。具体的には、一実施形態によれば、アンテナアレイ１９０ａ、１９０ｂはアンテナ素子１６０ａ、１６０ｂを含み、２つの相互に異なる位相中心位置ｐ１、ｐ２の各々に対する無線信号は、少なくとも１つの受信ビームを生成するために使用されるアンテナ素子１６０ａ、１６０ｂの位相シフト（位相シフタ１８６ａ、１８６ｂによって実施される）のみを使用して、アンテナアレイ１９０ａ、１９０ｂ内のアナログビームフォーミングによって生成される少なくとも１つの受信ビームで受信される。

アンテナアレイ１９０ａ、１９０ｂでのみ適用される位相シフトを有する狭いビームと同様に広いビームを生成する方法は、国際公開第２０１６／１４１９６１号公報に記載されているアレイ拡大技術による。国際公開第２０１６／１４１９６１号公報は、二重偏波アンテナ素子を備えるアンテナアレイを使用するビームフォーミングに関する。１つまたは２つのビームポートが生成され、１つまたは２つのビームポートは、アンテナ素子の少なくとも２つの重なり合わないサブアレイを組み合わせることによって画定される。各サブアレイは、２つのサブアレイポートを有し、２つのサブアレイポートは、同一の電力パターンおよび相互に直交する偏波を有する。少なくとも２つの重なり合わないサブアレイは、展開重みを介して組み合わされる。拡張重みは、１つまたは２つのビームポートがサブアレイと同じパワーパターンを有するように、１つまたは２つのビームポートをサブアレイポートにマッピングする。展開重みの少なくともいくつかは、同一の非ゼロの大きさを有し、送信ローブを形成するために位相が関連付けられる。

さらに、国際公開第２０１１／０５０８６６Ａ１号公報に開示された原理を適用することによって、例えば、アンテナアレイ内に存在するアンテナ素子の数にかかわらず、素子ビーム幅と同じくらい広いアレイビーム幅を生成することが可能であり、したがって、二重偏波ビームフォーミングがもたらされる。したがって、必要に応じてビームを選択的に拡大または縮小するために、二重偏波ビームフォーミングを使用することができる。したがって、国際公開第２０１１／０５０８６６Ａ１号公報に開示された原理は、ビームを生成するためにアナログビームフォーミングネットワークに適用されてもよい。

必要に応じて幅の広いビームおよび幅の狭いビームを生成するために使用することができる原理の他の例は、アンテナアレイ１９０ａ、１９０ｂの複素重みを最適化すること、またはアンテナアレイ１９０ａ、１９０ｂのいくつかのアンテナ素子をミュートすることに基づく。具体的には、一実施形態によれば、アンテナアレイ１９０ａ、１９０ｂはアンテナ素子１６０ａ、１６０ｂを含み、２つの相互に異なる位相中心位置ｐ１、ｐ２の各々に対する無線信号は、少なくとも１つの受信ビームを生成するために使用されるアンテナ素子１６０ａ、１６０ｂの位相シフト（移相器１８６ａ、１８６ｂによって実装される）および振幅テーパリング（ＬＮＡ１８２ａ、１８２ｂによって実装される）の組合せを使用して、アンテナアレイ１９０ａ、１９０ｂ内のアナログビームフォーミングによって生成される少なくとも１つの受信ビームで受信される。

いくつかの態様では、アンテナアレイ１９０ａ、１９０ｂは、集合的に、２つの偏波のアンテナ素子を備える。次に、アンテナ素子１６０ａ、１６０ｂの両方の偏波を同時並行的にオフにすることができる。したがって、一実施形態によれば、アンテナ素子１６０ａ、１６０ｂは、２つの相互に直交する偏波を有し、アンテナ素子１６０ａ、１６０ｂのうちの少なくとも１つが選択的にオンおよびオフに切り替えられると、両方の直交する偏波が同時並行的にオンおよびオフに切り替えられる。

さらに、少なくともいくつかの無線伝搬チャネルについて、到来角度は、典型的には、偏波にかかわらず同じであり、したがって、各偏波に１つずつ、２つの到来角度推定値を単一の推定値に合成することができる。すなわち、一実施形態によれば、到来角度αの１つの中間値が、２つの相互に直交する偏波のそれぞれについて推定される。そして、中間値の組み合わせを用いて到来角度αを推定する。

さらに、一実施形態によれば、アンテナアレイ１９０ａ、１９０ｂは、２つの相互に直交する偏波で無線信号を同時並行的に受信するように構成される。この理由の１つは、無線信号の到来波の偏波が典型的には未知であることである。したがって、信頼性のある測定を達成するために、無線信号の受信は、両方の偏波に対して同時並行的に実行することができる。しかしながら、無線信号が特定の素子で受信されるか否かは、とりわけ、無線信号がどのように偏波されるかに依存する。

一実施形態によれば、無線信号は、第１のタイムスロットにおける２つの相互に異なる位相中心位置ｐ１、ｐ２のうちの第１の（例えば、ｐ１）と、第２のタイムスロットにおける２つの相互に異なる位相中心位置ｐ１、ｐ２のうちの第２の（例えば、ｐ２）とを使用して、アンテナアレイ１９０ａ、１９０ｂによって受信される。図５は、アンテナ素子１６０ａ、１６０ｂのいくつかを選択的にオフにするためにスイッチが使用される一次元アンテナアレイ１９０ａを概略的に示す。アンテナアレイ１９０ａは、２つのタイムスロットで動作するように示されている。第１のタイムスロット（「タイムスロット＃１」）では、上部アンテナ素子はオフにされ、受信ビームは、残りのアクティブアンテナ素子上に二重偏波ビームフォーミングを適用することによって生成される。上部元素を回転させることによって、アンテナアレイ１９０ａの位相中心は、デフォルト位置ｐ０から０．２５波長だけ位相中心位置ｐ１まで下方に移動される（すべてのアンテナ素子が同じ振幅で使用される、すなわち、テーパアンテナアレイがない場合、およびアンテナ素子１６０ａ、１６０ｂが０．５波長だけ分離されると仮定する）。第２のタイムスロット（タイムスロット＃２）では、ボトムアンテナ素子がオフにされる。これは、アンテナアレイ１９０ａの位相中心を、位相中心位置ｐ２に対してｐ０に対して０．２５波長だけ上方に移動させる。２つのタイムスロットに対して受信された無線信号の測定を実行することにより、それぞれのタイムスロットにおける２つの受信ビーム間の０．５波長の全位相中心分離に起因して、明確な到来角度推定を達成することができる。

アンテナアレイ１９０ａ、１９０ｂの仮定されたアナログ・ビームフォーミングアーキテクチャでは、（上述したように）両方の直交偏波に対する測定値を得るために、無線信号に対して逐次測定が好ましい。これを達成するための１つの簡単な方法は、無線送受信機デバイス３００が２つの連続する直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）シンボルで無線信号を送信し、したがって無線送受信機デバイス２００がこれら２つの連続するＯＦＤＭシンボルで無線信号を測定することである。ＯＦＤＭシンボルの前半における第１の位相中心位置ｐ１を使用して無線信号を最初に測定し、次いで、第２の位相中心位置ｐ２を使用して同じＯＦＤＭシンボルの後半における無線信号を測定することによって、単一のＯＦＤＭシンボルにおいて２つの測定を実行することも可能である。したがって、一実施形態によれば、無線信号の各測定値は、ＯＦＤＭシンボルの１つの全体または一部分のいずれかに対応し、その結果、測定値のそれぞれの１つが基づくＯＦＤＭシンボルの１つの全体または一部分が、２つの相互に異なる位相中心位置ｐ１、ｐ２のそれぞれ１つを使用して受信される。（ＯＦＤＭシンボルの）部分は、いわゆるインターリーブされた直交周波数分割多重化（ＩＯＦＤＭ）の繰り返しファクタに対応することができる。

これを達成する１つの方法は、送信側の無線送受信機デバイス３００が、ｋ番目毎のサブキャリアのみを占有するビーム基準信号（無線信号を定義する）を送信することであり、ｋは繰り返し係数を表す。一例として、１つおきのサブキャリア上で送信することは、周波数領域における１つおきのサンプル間のゼロ挿入を意味する。離散フーリエ変換（ＤＦＴ）の特性により、これは、図６に示すように、時間領域信号の２倍の周期的繰り返しを意味する。図６は、第２のサブキャリア毎に送信することによって半分のＯＦＤＭシンボルをどのように生成するかを概略的に示す。したがって、１つおきの第２のサブキャリア上で送信することは、結果として生じるＯＦＤＭシンボルが２つの同一の半分からなり、第１の受信ビームにおける測定が、その後、第１の半分において実行され、第２の半分において第２の受信ビームにおいて実行されることが可能であることを意味する（または、その逆）。

１つおきのサブキャリア上で基準信号を送信することは、アップリンクＳＲＳがいわゆる櫛形パターンを使用して送信されるロングタームエボリューション（ＬＴＥ）ベースの通信ネットワークにおいて一般的に行われており、ここで、１つおきのサブキャリアまたは４つおきのサブキャリアは、基準シンボルによって占有される。したがって、単一のＯＦＤＭシンボルにおいて提案された到来角度推定を実行することは、ＳＲＳのような基準信号構造と共に使用されることができる。単一のＯＦＤＭシンボル内の両方の位相中心位置ｐ１、ｐ２に対して測定を実行することの利点は、基準信号オーバーヘッドが低減され、２つの連続する測定間のチャネル変動が低減されることである。

２つの２次元アンテナアレイ１９０ａ、１９０ｂを有する一実施形態では、２次元のうちの一方のアンテナ素子１６０ａ、１６０ｂを使用して、その次元（例えば、方位角）における到来角度の推定を達成することができ、２次元のうちの他方のアンテナ素子１６０ａ、１６０ｂを使用して、その次元（例えば、仰角）における到来角度の推定を同時並行的に達成して、到来角度の推定を高速化することができる。すなわち、アンテナアレイ１９０ａ、１９０ｂが２次元アンテナアレイであり、到来角度αが両方の次元（方位角領域および仰角領域の両方など）で同時並行的に推定され得る実施形態である。すなわち、到来角度αは、２つの成分、すなわち２つの次元のそれぞれに１つずつを有することができる。したがって、本明細書で開示される実施形態は、方位および仰角領域の両方における到来方向を推定するために使用され得る２次元アンテナアレイに適用可能である。これは、方位角および仰角の両方において弁別器を形成するために、無線信号の４つの測定を必要とし得る。これは、４つおきのサブキャリア上で基準信号を送信することによって、単一のＯＦＤＭシンボルにおいて実行されることができる。図７は、２次元アンテナアレイ１９０ａの方位角領域と仰角領域の両方で到来角度αの推定が達成される一例を示す。アンテナアレイ１９０ａは、４つのタイムスロットで動作するように示されている。最初の２つのタイムスロット（タイムスロット＃１およびタイムスロット＃２）において仰角領域における到来角度αの推定が達成され、最後の２つのタイムスロット（タイムスロット＃３およびタイムスロット＃４）において方位角領域における到来角度αの推定が達成される。方位および仰角領域の両方における到来方向は、２次元に共通の１つの位相中心と、次元毎に１つの追加の位相中心とを有する方位および仰角の両方における弁別器を形成するために、無線信号の３つの測定のみを必要とすることさえあり得る。図７に関して、これは、とりわけ、最も上の行でかつ左の列のアンテナ素子を同時並行的に切り替えることによって（すなわち、タイムスロット＃１および＃３で使用されるようなアンテナアレイの構成を組み合わせることによって）達成することができる。

どのアンテナ素子１６０ａ、１６０ｂをオフにするかを適切に選択することによって、受信された無線信号の動作周波数の約０．５波長の位相中心分離（セパレーション）を達成することができ（アンテナアレイ１９０ａ、１９０ｂ内のアンテナ素子分離が約０．５波長である限り、これは、（所与の次元に対して）受信ビーム間で行われ、（その所与の次元に対して）明確な到来角度推定を可能にする。さらに詳細には、半波長の分離は、明確な推定を可能にするが、［－π／２、π／２］よりも小さい間隔内の推定で十分である場合、分離は、波長の半分よりも大きくなり得る。例えば、仰角領域では、アンテナ素子１６０ａ、１６０ｂは、関心のある角度間隔がしばしば方位角領域より仰角領域で小さいので、約０．７～０．８波長だけ分離され得る。図７のように、アンテナ素子の行（上の行または下の行のいずれか）がオフにされる場合、位相中心位置は、アンテナアレイ内のアンテナ素子の分離によって移動される。ほとんどの実用的な場合、この距離は波長よりも小さい。特に、一実施形態によれば、２つの相互に異なる位相中心位置ｐ１、ｐ２は、受信された無線信号の動作周波数の波長の少なくとも半分だけ分離される。さらなる実施形態によれば、アンテナアレイ１９０ａ、１９０ｂの隣接するアンテナ素子１６０ａ、１６０ｂは、受信された無線信号の動作周波数の波長の少なくとも半分だけ分離される。

いくつかの態様では、アンテナアレイ１９０ａ、１９０ｂがあるレベルの精度に較正されることが必要とされ得る。これは、アナログビームフォーミングを容易にするために必要とされ得る。異なるアンテナアレイ１９０ａ、１９０ｂにわたる較正は必要とされない。

ここで、さらなる実施形態による無線送受信機デバイス２００によって実行される、無線通信ネットワーク１００における無線信号の到来角度αを推定するための方法を示す図８を参照する。なお、ステップＳ１０２，Ｓ１０４は、図４を参照して上述したように行われるものとするため、その繰り返しの説明は省略する。

上述のように、いくつかの態様では、無線信号は、別の無線送受信機デバイス３００から受信されたビーム基準信号である。したがって、無線送受信機デバイス２００は、推定到来角度αを使用して、いわゆる別の送受信機デバイス３００との後続のデータ通信にどのアナログビームを使用するかを決定するように構成することができる。特に、無線信号が別の無線送受信機デバイス３００から受信される実施形態によれば、無線送受信機デバイス２００は、ステップＳ１０６を実行するように構成される。

Ｓ１０６：無線送受信機デバイス２００は、ビーム内でいわゆる無線送受信機デバイス３００と通信し、ビームは、到来角度αに従って選択された方向を指す。ビームは、受信ビームおよび／または送信ビームとすることができる。

すなわち、無線送受信機デバイス２００が複数の狭いビームで通信するように構成されていると仮定すると、無線送受信機デバイス２００は、推定到来角度αに基づいて、推定到来角度αに最も近いビームを選択して、いわゆる別の無線送受信機デバイス３００との後続のデータ通信に使用することができる。

上記で開示された実施形態のうちの少なくともいくつかに基づいて、無線送受信機デバイス２００によって実行されるような、無線通信ネットワーク１００における無線信号の到来角度αを推定するための１つの特定の実施形態が、図９のシグナリング図を参照して次に開示される。

Ｓ２０１：無線送受信機デバイス２００は、ＳＲＳまたはＣＳＩ－ＲＳなどの基準信号を送信するように無線送受信機デバイス３００に信号を送る。

Ｓ２０２：無線送受信機デバイス３００は、基準信号を送信する。基準信号は、無線送受信機デバイス２００が異なる基準信号に対して異なる位相中心位置ｐ１、ｐ２を使用できるように、直交タイムスロットで送信されるべきである。

Ｓ２０３：各基準信号の受信中に、アンテナアレイの受信ビームに適切な位相中心位置を使用するために、１つまたは複数のアンテナ素子がオフにされる。残りのアクティブアンテナ素子は、二重偏波ビームフォーミングを使用して所望の形状を有する受信ビームを形成するために使用される。ステップＳ２０３を実行する１つの方法は、ステップＳ１０２を実行することである。

Ｓ２０４：無線送受信機デバイス２００は、標準到来角度推定手法を用いて、受信した基準信号の到来角度を推定する。ステップＳ２０４を実行する１つの方法は、ステップＳ１０４を実行することである。

Ｓ２０５：無線送受信機デバイス２００は、適切な送信及び／又は受信ビームを見つけるために、ビームマネージメントのための入力として推定到来角度αを使用する。ステップＳ２０５を実行する１つの方法は、ステップＳ１０６を実行することである。

Ｓ２０６：無線送受信機デバイス２００は、送信及び／又は受信ビームで無線送受信機デバイス３００と通信し、送信及び／又は受信ビームは、到来角度αに従って選択された方向を指す。ステップＳ２０６を実行する１つの方法は、ステップＳ１０６を実行することである。

図１０は、いくつかの機能ユニットに関して、一実施形態による無線送受信機デバイス２００の構成要素を概略的に示す。プロセッシング回路２１０は、例えば記憶媒体２３０の形成で（図１２のように）コンピュータプログラムプロダクト１２１０に記憶されたソフトウエア命令を実行することができる、適切な中央処理装置（ＣＰＵ）、マルチプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）などのうちの１つまたは複数の任意の組合せを使用して提供される。プロセッシング回路２１０はさらに、少なくとも１つの特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）またはフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）として提供されてもよい。

具体的には、プロセッシング回路２１０は、無線送受信機デバイス２００に、上記で開示したように、１組の操作またはステップＳ１０２～Ｓ１０６を実行させるように構成される。例えば、記憶媒体２３０は、動作の設定を記憶することができ、プロセッシング回路２１０は、無線送受信機デバイス２００に動作の設定を実行させるために、記憶媒体２３０から動作の設定を取り出すように構成されることができる。動作の設定は、実行可能命令の設定として提供されてもよい。

したがって、プロセッシング回路２１０は、本明細書で開示される方法を実行するように構成される。記憶媒体２３０はまた、例えば、磁気メモリ、光メモリ、ソリッドステートメモリ、または遠隔に取り付けられたメモリのいずれか１つ、またはそれらの組合せとすることができる永続的記憶装置を含むことができる。無線送受信機デバイス２００は、少なくとも１つの他の無線送受信機デバイス３００のような、通信ネットワーク１００の他のエンティティ、ノード、機能、および装置との通信のために少なくとも構成された通信インターフェース２２０をさらに備えることができる。したがって、通信インターフェース２２０は、アナログおよびデジタルコンポーネントを備える１つまたは複数の送信機および受信機を備えることができる。特に、無線送受信機デバイス２００は、通信インターフェース２２０の一部であり得る少なくとも１つのアナログアンテナアレイ１９０ａ、１９０ｂを備える。プロセッシング回路２１０は、例えば、データおよび制御信号を通信インターフェース２２０および記憶媒体２３０に送信することによって、通信インターフェース２２０からデータおよびレポートを受信することによって、ならびに記憶媒体２３０からデータおよび命令を取り出すことによって、無線送受信機デバイス２００の一般的な動作を制御する。無線送受信機デバイス２００の他の構成要素、ならびに関連する機能は、本明細書で提示される概念を曖昧にしないために省略される。

図１１は、いくつかの機能モジュールに関して、一実施形態による無線送受信機デバイス２００の構成要素を概略的に示す。図１１の無線送受信機デバイス２００は、いくつかの機能モジュールに加えて、少なくとも１つのアナログアンテナアレイ１９０ａ、１９０ｂと、ステップＳ１０２を実行するように構成された取得モジュール２１０ａと、ステップＳ１０４を実行するように構成された推定モジュール２１０ｂとを備えることができる。図１１の無線送受信機デバイス２００は、ステップＳ１０６を実行するように構成された通信モジュール２１０ｃのような、いくつかの任意選択の機能モジュールをさらに備えることができる。概して、それぞれの機能モジュール２１０ａ～２１０ｃは、一実施形態では、ハードウエアでのみ、別の実施形態では、ソフトウエアの助けを借りて実施することができ、すなわち、後者の実施形態は、記憶媒体２３０に記憶されたコンピュータプログラムインストラクションを有し、これは、プロセッシング回路２１０上で実行されるときに、無線送受信機デバイス２００に、図１１に関連して上述した対応するステップを実行させる。また、モジュールがコンピュータプログラムの部分に対応するとしても、それらは、その中の別個のモジュールである必要はなく、それらがソフトウエアで実施される方法は、使用されるプログラム言語に依存することにも言及されるべきである。好ましくは、１つ以上または全ての機能モジュール２１０ａ～２１０ｃは、おそらく通信インターフェース２２０および／または記憶媒体２３０と協働して、プロセッシング回路２１０によって実装されてもよい。したがって、プロセッシング回路２１０は、記憶媒体２３０から、機能モジュール２１０ａ～２１０ｃによって提供される命令を取り出し、これらの命令を実行し、それによって、本明細書で開示される任意のステップを実行するように構成され得る。

無線送受信機デバイス２００は、スタンドアロン装置として、または少なくとも１つのさらなる装置の一部として提供され得る。上述したように、無線送受信機デバイス２００は、無線アクセスネットワークノードであってもよい。例えば、無線送受信機デバイス２００は、無線アクセスネットワーク１１０のノードに設けられてもよいし、コアネットワーク１２０のノードに設けられてもよい。あるいは、無線送受信機デバイス２００の機能は、少なくとも２つのデバイスまたはノードの間で分散されてもよい。これらの少なくとも２つのノードまたは装置は、同じネットワーク部分（無線アクセスネットワーク１１０またはコアネットワーク１２０など）の一部であってもよく、または少なくとも２つのそのようなネットワーク部分の間に分散されてもよい。

したがって、無線送受信機デバイス２００によって実行される命令の第１の部分は、第１のデバイスにおいて実行されることができ、無線送受信機デバイス２００によって実行される命令の第２の部分は、第２のデバイスにおいて実行されることができ、本明細書で開示される実施形態は、無線送受信機デバイス２００によって実行される命令が実行されることができる任意の特定の数のデバイスに限定されない。したがって、本明細書で開示される実施形態による方法は、クラウド計算環境に存在する無線送受信機デバイス２００によって実行されるのに適している。したがって、単一のプロセッシング回路２１０が図１０に示されているが、プロセッシング回路２１０は、複数のデバイスまたはノードの間で分散されてもよい。図１１の機能モジュール２１０ａ～２１０ｃおよび図１２のコンピュータプログラム１２２０（下記参照）についても同様である。

図１２は、コンピュータ可読記憶媒体１２３０を備えるコンピュータプログラムプロダクト１２１０の一例を示す。このコンピュータ可読記憶媒体１２３０上に、コンピュータプログラム１２２０を格納することができ、このコンピュータプログラム１２２０は、プロセッシング回路２１０、ならびに通信インターフェース２２０および記憶媒体２３０などの、それに動作可能に結合されたエンティティおよびデバイスに、本明細書で説明する実施形態による方法を実行させることができる。したがって、コンピュータプログラム１２２０および／またはコンピュータプログラムプロダクト１２１０は、本明細書で開示する任意のステップを実行するための手段を提供することができる。

図１２の例によれば、コンピュータプログラムプロダクト４１０ａ、４１０ｂは、ＣＤ（コンパクトディスク）、または、ＤＶＤ（デジタル多用途ディスク、ブルーレイディスク）のような光ディスクとして図示されている。コンピュータプログラムプロダクト４１０ａ、４１０ｂは、また、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルリードオンリーメモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリーメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）などのメモリとして実現可能であり、より具体的なものとしてＵＳＢ（ユニバーサルシリアルバス）メモリまたはコンパクトフラッシュメモリのようなフラッシュメモリのような外部メモリ内のデバイスの不揮発性記憶媒体として実現されてもよい。したがって、ここでは、コンピュータプログラム１２２０は、図示の光ディスク上のトラックとして概略的に示されているが、コンピュータプログラム１２２０は、コンピュータプログラムプロダクト１２１０に適した任意の方法で格納することができる。

本発明の概念は、主に、いくつかの実施形態を参照して上述された。しかしながら、当業者には容易に理解されるように、上記に開示されたもの以外の他の実施形態も、添付の特許請求の範囲によって定義されるように、本発明の概念の範囲内で等しく可能である。

Claims (22)

1. 無線通信ネットワーク（１００）における無線信号の到来角度（α）を推定する方法であって、前記方法は、少なくとも２つの位相中心位置（ｐ１、ｐ２）の間でシフトするように構成されたアンテナアレイ（１９０ａ、１９０ｂ）を有する無線送受信機デバイス（２００）によって実行され、前記方法は、
   前記アンテナアレイ（１９０ａ、１９０ｂ）の２つの相互に異なる位相中心位置（ｐ１、ｐ２）を使用して前記アンテナアレイ（１９０ａ、１９０ｂ）によって受信された無線信号の測定値を取得すること（Ｓ１０２）であって、当該測定値を取得することは、
   第一の位相中心位置（ｐ１）を有すように前記アンテナアレイを構成することと、
   前記アンテナアレイが前記第一の位相中心位置（ｐ１）を有するように構成されている間に、前記無線信号についての第一の測定値を取得するよう前記アンテナアレイを使用することと、
   前記第一の位相中心位置（ｐ１）とは異なる第二の位相中心位置（ｐ２）を有すように前記アンテナアレイを構成することと、
   前記アンテナアレイが前記第二の位相中心位置（ｐ２）を有するように構成されている間に、前記無線信号についての第二の測定値を取得するよう前記アンテナアレイを使用することと、
   を有する、ことと、
   前記アンテナアレイの前記第一の位相中心位置（ｐ１）を使用して取得された前記第一の測定値と、前記アンテナアレイの前記第二の位相中心位置（ｐ２）を使用して取得された前記第二の測定値と、を使用して前記無線信号の前記到来角度（α）を推定すること（Ｓ１０４）と、を有する方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、前記無線信号の前記到来角度（α）は、前記第一の位相中心位置（ｐ１）を使用して得られる前記第一の測定値と、前記第二の位相中心位置（ｐ２）を使用して得られる前記第二の測定値との間の位相差を使用して推定される、方法。
3. 請求項１に記載の方法であって、前記第一および第二の位相中心位置（ｐ１、ｐ２）は、前記受信された無線信号の動作周波数の波長の少なくとも半分だけ分離されている、方法。
4. 請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法であって、前記アンテナアレイ（１９０ａ、１９０ｂ）は、アンテナ素子（１６０ａ、１６０ｂ）を含み、隣接するアンテナ素子（１６０ａ、１６０ｂ）は、前記受信された無線信号の動作周波数の波長の少なくとも半分だけ分離されている、方法。
5. 請求項１ないし４のいずれか一項に記載の方法であって、前記アンテナアレイ（１９０ａ、１９０ｂ）は、アンテナ素子（１６０ａ、１６０ｂ）を含み、前記アンテナ素子の第１のセットは、前記第一の位相中心位置（ｐ１）を使用して前記アンテナアレイ（１９０ａ、１９０ｂ）によって前記無線信号が受信されるときに使用され、前記アンテナ素子の第２のセットは、前記第二の位相中心位置（ｐ２）を使用して前記アンテナアレイ（１９０ａ、１９０ｂ）によって前記無線信号が受信されるときに使用され、前記第２のセットは、前記第１のセットと部分的には重なるが完全には重ならない、方法。
6. 請求項１ないし５のいずれか一項に記載の方法であって、前記アンテナアレイ（１９０ａ、１９０ｂ）は、アンテナ素子（１６０ａ、１６０ｂ）を含み、前記アンテナアレイ（１９０ａ、１９０ｂ）は、前記アンテナ素子（１６０ａ、１６０ｂ）のうちの少なくとも１つを選択的にオンおよびオフに切り替えることによって、前記少なくとも２つの位相中心位置（ｐ１、ｐ２）の間でシフトするように構成されている、方法。
7. 請求項６に記載の方法であって、前記アンテナ素子（１６０ａ、１６０ｂ）のうちの少なくとも１つは、前記アンテナ素子（１６０ａ、１６０ｂ）のうちの少なくとも１つの低雑音増幅器（１８２ａ、１８２ｂ）、減衰器、またはスイッチ（１８４ａ、１８４ｂ）を選択的にオンおよびオフに切り替えることによって、選択的にオンおよびオフに切り替えられるように構成されている、方法。
8. 請求項６に記載の方法であって、前記アンテナ素子（１６０ａ、１６０ｂ）は、２つの相互に直交する偏波を有し、前記アンテナ素子（１６０ａ、１６０ｂ）のうちの少なくとも１つが選択的にオンおよびオフに切り替えられると、直交する偏波の両方が同時並行的にオンおよびオフに切り替えられる、方法。
9. 請求項１ないし５のいずれか一項に記載の方法であって、前記アンテナアレイ（１９０ａ、１９０ｂ）は、アンテナ素子（１６０ａ、１６０ｂ）を含み、前記アンテナアレイ（１９０ａ、１９０ｂ）は、前記アンテナ素子（１６０ａ、１６０ｂ）のうちの少なくとも１つの低雑音増幅器（１８２ａ、１８２ｂ）の利得を選択的に増加および減少させることによって、前記少なくとも２つの位相中心位置（ｐ１、ｐ２）の間でシフトするように構成されている、方法。
10. 請求項１ないし９のいずれか一項に記載の方法であって、前記アンテナアレイ（１９０ａ、１９０ｂ）は、２つの相互に直交する偏波で前記無線信号を同時並行的に受信するように構成される、方法。
11. 請求項１０に記載の方法であって、前記到来角度（α）の１つの中間値が、前記２つの相互に直交する偏波のそれぞれについて推定され、前記到来角度（α）が、前記中間値の組み合わせを使用して推定される、方法。
12. 請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の方法であって、前記アンテナアレイ（１９０ａ、１９０ｂ）は、アンテナ素子（１６０ａ、１６０ｂ）を含み、前記２つの相互に異なる位相中心位置（ｐ１、ｐ２）の各々に対する前記無線信号は、少なくとも１つの受信ビームを生成するために使用される前記アンテナ素子（１６０ａ、１６０ｂ）の位相シフトのみを使用して、前記アンテナアレイ（１９０ａ、１９０ｂ）におけるアナログビームフォーミングによって生成される前記少なくとも１つの受信ビームにおいて受信される、方法。
13. 請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の方法であって、前記アンテナアレイ（１９０ａ、１９０ｂ）は、アンテナ素子（１６０ａ、１６０ｂ）を含み、前記第一および第二の位相中心位置（ｐ１、ｐ２）の各々に対する前記無線信号は、少なくとも１つの受信ビームを生成するために使用される前記アンテナ素子（１６０ａ、１６０ｂ）の位相シフトと振幅テーパリングとの組み合わせを使用して、前記アンテナアレイ（１９０ａ、１９０ｂ）におけるアナログビームフォーミングによって生成される前記少なくとも１つの受信ビームにおいて受信される、方法。
14. 請求項１に記載の方法であって、前記無線信号は、第１のタイムスロットにおける第一の位相中心位置（ｐ１）と、第２のタイムスロットにおける第二の位相中心位置（ｐ２）とを使用して、前記アンテナアレイ（１９０ａ、１９０ｂ）によって受信される、方法。
15. 請求項１ないし１４のいずれか一項に記載の方法であって、測定値のそれぞれの１つが基礎としている、直交周波数分割多重、ＯＦＤＭ、シンボルの１つの全体または一部分が、前記第一および第二の位相中心位置（ｐ１、ｐ２）のそれぞれ１つを使用して受信されるように、前記無線信号の各測定値は、前記ＯＦＤＭシンボルの１つの全体または一部分に対応している、方法。
16. 請求項１ないし１５のいずれか一項に記載の方法であって、前記アンテナアレイ（１９０ａ、１９０ｂ）は、２次元アンテナアレイであり、前記到来角度（α）は、両方の次元において同時並行的に推定される、方法。
17. 請求項１ないし１６のいずれか一項に記載の方法であって、前記無線信号は、別の無線送受信機デバイス（３００）から受信され、前記方法は、さらに、
    前記別の無線送受信機デバイス（３００）とビームで通信することであって、前記ビームが前記到来角度（α）に従って選択された方向を指している、こと（Ｓ１０６）を有する、方法。
18. 無線通信ネットワーク（１００）における無線信号の到来角度（α）を推定するための無線送受信機デバイス（２００）であって、前記無線送受信機デバイス（２００）は、少なくとも２つの位相中心位置（ｐ１、ｐ２）の間でシフトするように構成されたアンテナアレイ（１９０ａ、１９０ｂ）を有し、前記無線送受信機デバイス（２００）は、さらに、処理回路を有し、当該処理回路は、前記無線送受信機デバイス（２００）に
    前記アンテナアレイ（１９０ａ、１９０ｂ）の２つの相互に異なる位相中心位置（ｐ１、ｐ２）を使用して前記アンテナアレイ（１９０ａ、１９０ｂ）によって受信された前記無線信号の測定値を取得させるように構成されており、
    前記無線送受信機デバイス（２００）は、
    第一の位相中心位置（ｐ１）を有すように前記アンテナアレイを構成することと、
    前記アンテナアレイが前記第一の位相中心位置（ｐ１）を有するように構成されている間に、前記無線信号についての第一の測定値を取得するよう前記アンテナアレイを使用することと、
    前記第一の位相中心位置（ｐ１）とは異なる第二の位相中心位置（ｐ２）を有すように前記アンテナアレイを構成することと、
    前記アンテナアレイが前記第二の位相中心位置（ｐ２）を有するように構成されている間に、前記無線信号についての第二の測定値を取得するよう前記アンテナアレイを使用することと、
    前記アンテナアレイの前記第一の位相中心位置（ｐ１）を使用して取得された前記第一の測定値と、前記アンテナアレイの前記第二の位相中心位置（ｐ２）を使用して取得された前記第二の測定値と、を使用して前記無線信号の前記到来角度（α）を推定すること（Ｓ１０４）と、
    を含む処理を実行することによって、前記測定値を取得するように構成されている、無線送受信機デバイス。
19. 請求項１８に記載の無線送受信機デバイス（２００）であって、請求項２ないし１７のいずれか一項に記載の方法を実行するようにさらに構成されている、無線送受信機デバイス。
20. 請求項１８または１９に記載の無線送受信機デバイス（２００）であって、前記無線送受信機デバイス（２００）は、無線アクセスネットワークノードである、無線送受信機デバイス。
21. 無線送受信機デバイス（２００）に、請求項１から１７のいずれか一項に記載の方法を実行させるコンピュータプログラム（１２２０）。
22. 請求項２１に記載のコンピュータプログラム（１２２０）が格納されるコンピュータ可読記憶媒体（１２３０）。

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