JP7100657B2 - 無線通信チップセットを使用するレーダー感知のためのレーダー変調 - Google Patents
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Description
本願は、2017年5月31日に出願された米国仮出願第62/512,961号の優先権を主張する、2018年3月22日に出願された米国通常出願第15/928,386号の利益を主張する。これらの出願の開示は、それら全体がここに引用により援用される。
レーダーは、物体を検出して追跡し、表面をマッピングし、ターゲットを認識することができる有用なデバイスである。多くの場合、レーダーは、カメラのようなかさ高く高価なセンサに取って代わり、薄暗い照明や霧といった異なる環境条件の存在下で、もしくは、動いているかまたは重なっているターゲットに対して、向上した性能を提供し得る。
無線通信チップセットを使用するレーダー感知のためのレーダー変調を可能にする技術および装置が説明される。コントローラが、無線通信チップセットによって行なわれる変調を初期化または制御する。このようにして、コントローラは、無線通信チップセットが無線通信またはレーダー感知のための変調を行なうことを可能にすることができる。場合によっては、コントローラはさらに、レーダー信号の周波数および帯域幅を設定するための無線通信チャネルを選択することができ、それにより、複数のレーダー信号間の、またはレーダー信号と通信信号との間の干渉を回避する。他の場合では、コントローラは、無線通信チップセットに、通信データをレーダー信号に変調することを行なわせることができる。これは、信号を受信する他のデバイスが無線通信またはレーダー感知を行なうことを可能にする。これらの技術を利用することにより、無線通信チップセットは、無線通信またはレーダー感知のために使用され得る。
概説
多くのコンピューティングデバイスはレーダーセンサを有していないかもしれないが、これらのコンピューティングデバイスはレーダー感知から利益を得ることがある。レーダー感知は、たとえば、ジェスチャー認識を介したユーザーインターフェイス、近接検出を介した省電力技術などを向上させることができる。
図1は、無線通信チップセットを使用するレーダー感知を使用する技術、および、当該レーダー感知を含む装置が具現化され得る、例示的な環境100の図である。環境100はコンピューティングデバイス102を含み、それは、無線通信リンク108(無線リンク108)を通して基地局106と通信するための無線通信チップセット104を含む。この例では、コンピューティングデバイス102はスマートフォンとして実現される。しかしながら、コンピューティングデバイス102は、図2および図3に関してより詳細に説明されるように、任意の好適なコンピューティングデバイスまたは電子デバイスとして実現されてもよい。
図5は、全二重動作のための例示的な通信デバイス102を示す。無線通信チップセット104は、複数の送受信機406-1、406-2…406-Nを含み、ここで「N」は正の整数を表わす。各送受信機406はそれぞれ、送信機502-1、502-2…502-Nおよび受信機504-1、504-2…504-Nによって表わされた送信および受信チェーンを含む。無線通信チップセット104はまた、スイッチ506-1、506-2…および506-Nと、アンテナ404-1、404-2…404-Nとを含む。スイッチ506およびアンテナ404は、無線通信チップセット104の内部にあってもよく、または外部にあってもよい。図5では、アンテナ404、スイッチ506、および送受信機406の数は同じであるように示されているが、異なる数量も可能である。場合によっては、送受信機406は2つ以上のアンテナ404に結合されてもよく、または、アンテナ404は2つ以上の送受信機406に結合されてもよい。
図7は、例示的なデジタルビーム形成器418とデジタルビーム形成のための無線通信チップセット104とを示す。デジタルビーム形成技術を使用して、広い場、狭い場、成形された場(半球、立方体、扇形、円錐、円筒)、ステアリングされた場、ステアリングされていない場、近距離場、遠距離場などを含む、さまざまなレーダー場を送信または受信することができる。デジタルビーム形成が、レーダー信号602を受信することに関して以下に述べられるが、デジタルビーム形成は、レーダー信号602を送信するためにも実現され得る。図示された構成では、受信機504-1~504-Nは、アンテナ404-1~404-Nを介して受信された反射レーダー信号602-2をそれぞれ処理して、ベースバンドデータ702-1~702-Nを生成する。一般に、アンテナ404からの応答は、個々の受信チェーンによって別々に処理される。ベースバンドデータ702は、レーダー信号602に関連付けられた異なる波数についてある期間にわたって集められたデジタルI/Qデータを含み得る。
図9は、例示的なレーダー変調器420とレーダー変調のための無線通信チップセット104とを示す。図示された構成では、無線通信チップセット104の送受信機406は、I/Q変調器902とI/Q復調器904とを含む。無線通信のために、I/Q変調器902およびI/Q復調器904は、通信データを搬送波信号に変調するために、または、通信データを抽出するように搬送波信号を復調するために、それぞれ使用されてもよい。例示的な変調は、振幅変調、周波数変調、または位相変調を含む。他の例として、直交周波数分割多重化(orthogonal-frequency division-multiplexing:OFDM)が、I/Q変調器902およびI/Q復調器904によって行なわれてもよい。
図11~13は、無線通信チップセット104を使用するレーダー感知のための例示的な方法1100、1200、および1300を示す。方法1100、1200、および1300は、ここに示す順序または組合せに必ずしも限定されずに実行される動作(または行為)の集合として示される。また、動作のうちの1つ以上のいずれも、多様な追加のおよび/または代替的な方法を提供するために、繰返され、組合され、再編成され、またはリンクされてもよい。以下の説明の一部では、図1および図2の環境100および200、ならびに図3~10で詳述された実体が参照され得るが、それらの参照は例示のためにのみ行なわれる。これらの技術は、1つのデバイス上で動作する1つの実体または複数の実体による実行に限定されない。
図14は、無線通信チップセット104を使用するレーダー感知を実現するために、前述の図1~10を参照して説明されたような任意のタイプのクライアント、サーバ、および/またはコンピューティングデバイスとして実現され得る例示的なコンピューティングシステム1400のさまざまなコンポーネントを示す。
無線通信チップセットを使用するレーダー感知を使用する技術、および、当該レーダー感知を含む装置が、機能および/または方法に特有の文言で説明されてきたが、請求項の主題は説明された特定の機能または方法に必ずしも限定されないということが理解されるべきである。むしろ、特定の機能および方法は、無線通信チップセットを使用するレーダー感知の例示的な実現化例として開示されている。
Claims (20)
- スマートフォン装置であって、
ターゲットの検出を可能にするように第1の変調タイプを特定する第1の変調動作信号を生成し、データが他の装置と無線通信されることを可能にするように第2の変調タイプを特定する第2の変調動作信号を生成するように構成されたコントローラと、
前記コントローラに結合される第1の同相および直交位相変調器と前記コントローラに結合される第2の同相および直交位相変調器とを含む無線通信チップセットを含み、
前記第1の同相および直交位相変調器は、
前記コントローラから前記第1の変調動作信号を受入れ、
当該第1の変調動作信号が前記第1の変調タイプを特定すること応答してレーダー信号を生成するために前記第1の変調タイプを適用するように構成され、
前記第2の同相および直交位相変調器は、
前記コントローラから前記第2の変調動作信号を受入れ、
当該第2の変調動作信号が前記第2の変調タイプを特定することに応答して無線通信信号を生成するために前記第2の変調タイプを適用するように構成され、
前記第1および第2の変調タイプは、前記レーダー信号および前記無線通信信号を互いに直交させ、
前記無線通信チップセットは、前記レーダー信号の一部と前記無線通信信号の一部とを同じ時間に送信するように構成される、スマートフォン装置。 - 前記コントローラは、前記無線通信チップセット内に備えられる、請求項1に記載のスマートフォン装置。
- 前記無線通信チップセットは、さらに、
前記レーダー信号の他の一部と前記無線通信信号の他の一部とを異なる時間に送信するように構成される、請求項1または2に記載のスマートフォン装置。 - 前記第1の変調タイプは、線形周波数変調を含む、請求項1~3のいずれか1項に記載のスマートフォン装置。
- 前記コントローラは、前記レーダー信号の周波数および帯域幅を設定するための無線通信チャネルを選択するように構成される、請求項4に記載のスマートフォン装置。
- 前記コントローラは、前記レーダー信号の前記帯域幅が、前記無線通信チャネルにおける周波数の少なくとも一部と、他の無線通信チャネルにおける周波数の他の少なくとも一部とを包含することを可能にするために、前記無線通信チャネルおよび前記他の無線通信チャネルを使用してチャネル結合を行なうように構成される、請求項5に記載のスマートフォン装置。
- 前記コントローラは、前記レーダー信号が他の装置によって無線通信またはレーダー感知のために使用されることを可能にするために、前記第1の同相および直交位相変調器に、通信データを前記レーダー信号に変調することを行なわせるように構成される、請求項4~6のいずれか1項に記載のスマートフォン装置。
- 前記無線通信チップセットは、ともに前記コントローラを実現する、プロセッサおよびコンピュータ読取可能記憶媒体を含む、請求項1~7のいずれか1項に記載のスマートフォン装置。
- ターゲットの位置が判定されることを可能にするように、スマートフォンに備えられるコントローラからの第1の変調動作信号に基づき第1の変調タイプを選択するステップと、
通信データが無線通信されることを可能にするように、前記コントローラからの第2の変調動作信号に基づき第2の変調タイプを選択するステップと、
レーダー信号を生成するために、前記コントローラに結合される無線通信チップセットの第1の同相および直交位相変調器を介して、前記第1の変調タイプに基づいて第1の信号を変調するステップと、
無線通信信号を生成するために、前記コントローラに結合される前記無線通信チップセットの第2の同相および直交位相変調器を介して、前記第2の変調タイプに基づいて第2の信号を変調するステップと、
前記無線通信チップセットを介したレーダー感知および無線通信を可能にするように、前記レーダー信号および前記無線通信信号の送信を制御するステップとを含み、
前記第1および第2の変調タイプは、前記第1および第2の信号を互いに直交させ、
さらに、前記レーダー信号および前記無線通信信号の送信を制御するステップは、前記レーダー信号の一部と前記無線通信信号の一部とを同じ時間に送信するステップを含む、スマートフォンにおいて実施される方法。 - 前記レーダー信号および前記無線通信信号の送信を制御するステップは、さらに、前記無線通信チップセットを介して前記レーダー信号の他の一部および前記無線通信信号の他の一部を異なる時間に送信するステップを含む、請求項9に記載のスマートフォンにおいて実施される方法。
- 前記レーダー信号および前記無線通信信号を送信するための順序は、前記レーダー信号および前記無線通信信号のそれぞれの優先順位に基づいている、請求項10に記載のスマートフォンにおいて実施される方法。
- 前記レーダー信号を送信するステップは、前記レーダー感知に関連付けられた予め定められた更新レートに基づいている、請求項10に記載のスマートフォンにおいて実施される方法。
- レーダー感知または無線通信の実行を求める要求を受信するステップと、
前記要求に応答して、前記レーダー信号または前記無線通信信号をそれぞれ、前記無線通信チップセットを介して送信するステップとをさらに含む、請求項10に記載のスマートフォンにおいて実施される方法。 - 前記レーダー信号の周波数および帯域幅を設定するための無線通信チャネルを選択するステップを、さらに含む、請求項9~13のいずれか1項に記載のスマートフォンにおいて実施される方法。
- 前記第1の変調タイプは、線形周波数変調を含む、請求項9~14のいずれか1項に記載のスマートフォンにおいて実施される方法。
- 前記第1の変調タイプを選択するステップと、前記第2の変調タイプを選択するステップとは、前記レーダー信号および前記無線通信信号が個別の無線通信チャネルを利用することを含む、請求項14に記載のスマートフォンにおいて実施される方法。
- 前記レーダー信号が送信される期間の少なくとも一部の間、前記無線通信チップセットが前記レーダー信号を受信することを可能にするために、全二重動作のために前記無線通信チップセットを始動するステップをさらに含む、請求項9~16のいずれか1項に記載のスマートフォンにおいて実施される方法。
- 前記無線通信チップセットを含むスマートフォンと他の前記無線通信チップセットを含む他のスマートフォンとが前記レーダー信号に基づいてバイスタティックレーダーとして動作することを可能にするために、前記スマートフォンと前記他のスマートフォンとを同期させるステップをさらに含む、請求項9~17のいずれか1項に記載のスマートフォンにおいて実施される方法。
- 前記無線通信チップセットを介して、前記他のスマートフォンによって送信された他のレーダー信号を受信するステップを含み、前記他のレーダー信号は通信データを含み、前記ターゲットによって反射され、前記方法はさらに、
前記無線通信チップセットを介して、前記レーダー信号から前記通信データを抽出するステップと、
受信された前記他のレーダー信号に基づいて、前記ターゲットの角度位置を判定するために、デジタルビーム形成を行なうステップとを含む、請求項18に記載のスマートフォンにおいて実施される方法。 - 請求項9~19のいずれか1項に記載のスマートフォンにおいて実施される方法をコンピュータに実行させるプログラム。
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