JP7236804B2 - ビーム利得コーディングを使用するフェーズドアレイビーム - Google Patents
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Description
現在の電力ベース受信器追跡方法の欠点は、ある時点でただ1つの信号電力測定値だけが利用可能ならば、どんな損失又は利得であっても、ビームの方向が修正されなければならないことしか示し得ないことである。しかし、どの方向にビームが誘導されるべきかということに関して、何らの数値も利用可能ではない。したがって、通常のビーム誘導アルゴリズムは、誘導ベクトル、したがってビーム方向を更新するために、他の方向の信号電力をサンプリングするために、それら他の方向に誘導しなければならない。通常、これらのアルゴリズムは、本質的に、正確に向けられたビームを用いて利用可能であるよりも低い平均信号電力において信号を追跡するかもしれない。例えば、実際の最大電力方向の周りの、3デシベル(dB)のレベルの2つ、3つ、又は4つのポイントを追跡することによって、3デシベルのレベル(半分の電力)の追跡が生じるかもしれない。今度は、これが、「ポインティング損失」及び「利得リップル」を生み出す。これらのリップルは、ビームポインティングの不正確さによってもたらされない、伝播、シンチレーション、及び多経路効果によってもたらされる通常の信号電力リップルの上にある。利得損失及びリップルは、信号の質に直接的に影響し、任意のシステムで考慮されなければならない。したがって、これらの欠点に影響されないビーム追跡又は誘導が必要である。
条項1
フェーズドアレイ信号ビーム追跡のためのシステム(100)であって、
複数の異なる送信ビーム角度(108)から選択された送信ビーム角度(106)において信号ビーム(104)を送信するように設定可能なフェーズドアレイ送信器(102)、及び
前記信号ビームの合成利得プロファイル(112)を生成するために、前記信号ビームの利得を調節するように設定されたビーム利得角度コーディングアセンブリ(111)であって、前記合成利得プロファイルが、受信アンテナ(118)における前記信号ビームのオフセット入射角度(116)を示すオフセット角度コーディング(114)を含む、ビーム利得角度コーディングアセンブリを備える、システム。
条項2
前記信号ビームを受信する第1の受信器(120)、及び
受信信号ビームのオフセット入射角度(128)を決定するために、複数の角度コード化波形(124)に対して、前記受信信号ビームの前記合成利得プロファイル又は波形を相互に関連付ける相関器(122)であって、各角度コード化波形が入射信号ビームの複数の異なるオフセット入射角度(116)のうちのそれぞれの1つに対応し、前記受信信号ビームの前記オフセット入射角度が、前記受信信号ビームの前記波形に対して最も高い相関を有する前記複数の角度コード化波形(124)のうちの角度コード化波形(124)に対応する、相関器を更に備える、条項1に記載のシステム。
条項3
角度誤差(132)を決定するように設定されたモジュール(130)であって、前記角度誤差が、前記受信信号ビームの実際の入射角度(134)と前記受信信号ビームの前記オフセット入射角度(128)との間の差異である、モジュール、及び
前記フェーズドアレイ送信器に関連付けられた第2の受信器(142)に、前記角度誤差を送信する送信器(140)であって、前記角度誤差が前記フェーズドアレイ送信器を操作するために使用される、送信器を更に備える、条項2に記載のシステム。
条項4
前記角度誤差が、前記送信器によって前記第2の受信器に送信される情報に追加される、条項3に記載のシステム。
条項5
前記角度誤差から前記フェーズドアレイ送信器の指向誤差(150)を決定するように設定されたビーム追跡デバイス(148)であって、前記指向誤差が、前記第1の受信器を追跡するために前記フェーズドアレイ送信器の前記選択された送信ビーム角度を操作するために使用される、ビーム追跡デバイスを更に備える、条項3に記載のシステム。
条項6
無線周波数(RF)源(110)を更に備え、前記フェーズドアレイ送信器が、
前記RF源からRF信号(109)を受信する電力分割器(202)、
複数の送信器信号経路(206)、及び
複数のアンテナ要素(208)を備え、
各送信器信号経路が、前記電力分割器を、前記複数のアンテナ要素のうちの関連付けられたアンテナ要素(208)と通信可能に接続し、各送信器信号経路が、前記複数の異なる送信ビーム角度のうちの前記選択された送信ビーム角度において前記複数のアンテナ要素から前記信号ビームを送信するように設定可能である、条項1に記載のシステム。
条項7
前記ビーム利得角度コーディングアセンブリが、
ビーム利得角度コーディングモジュール(210)、及び
前記複数の送信器信号経路の各送信器信号経路内のビーム利得調整可能減衰器(212)を備え、
前記信号ビームの前記合成利得プロファイルを生成するために、各送信器信号経路内のRF信号部分(214)の前記利得を調節するために、前記ビーム利得角度コーディングモジュールが、各送信器信号経路内の前記ビーム利得調整可能減衰器と電気的に接続されている、条項6に記載のシステム。
条項8
ビーム振幅制御モジュール(216)、並びに
ビーム位相制御モジュール(218)を更に備え、各送信器信号経路が、
ビーム振幅調整可能減衰器(220)であって、前記ビーム振幅制御モジュールが、各送信器信号経路内の前記ビーム振幅調整可能減衰器と電気的に接続された、ビーム振幅調整可能減衰器、及び
調整可能位相シフター(222)であって、前記ビーム位相制御モジュールが、各送信器信号経路内の前記調整可能位相シフターと電気的に接続された、調整可能位相シフターを備え、
前記ビーム振幅制御モジュールが、各送信器信号経路内のRF信号部分(214)の振幅を制御し、前記選択された送信ビーム角度において前記複数のアンテナ要素から前記信号ビームを送信するために、前記ビーム位相制御モジュールが、各送信器信号経路内のRF信号部分の位相を制御する、条項6に記載のシステム。
条項9
前記ビーム利得角度コーディングアセンブリが、ビーム利得角度コーディングモジュール(210)を備え、前記信号ビームの前記合成利得プロファイルを生成するために、各送信器信号経路内の前記RF信号部分の前記利得を調節するために、前記ビーム利得角度コーディングモジュールが、前記ビーム振幅制御モジュールの中へ組み込まれている、条項8に記載のシステム。
条項10
前記ビーム利得角度コーディングアセンブリが、ビーム利得角度コーディングモジュール(210)を備え、各送信器信号経路がビーム利得調整可能減衰器(212)を更に備え、前記信号ビームの前記合成利得プロファイルを生成するために、各送信器信号経路内の前記RF信号部分の前記利得を調節するために、前記ビーム利得角度コーディングモジュールが、各送信器信号経路内の前記ビーム利得調整可能減衰器と電気的に接続されている、条項8に記載のシステム。
条項11
前記オフセット角度コーディングが、ダイレクトシーケンススペクトラム拡散(DSSS)タイプのコーディング又は符号分割多重アクセス(CDMA)タイプのコーディングのうちの一方を使用する、条項1に記載のシステム。
条項12
前記信号ビームの前記オフセット入射角度が、前記受信アンテナ(118)のボアサイト(119)又は前記受信アンテナのグラウンドプレーンに垂直な線との関係において決定される、条項1に記載のシステム。
条項13
フェーズドアレイ信号ビーム追跡のためのシステム(100)であって、
第1の輸送体(160)に搭載されたフェーズドアレイ送信器(102)であって、複数の異なる送信ビーム角度(108)から選択された送信ビーム角度(106)において信号ビーム(104)を送信するように設定可能である、フェーズドアレイ送信器、
前記信号ビームの合成利得プロファイル(112)を生成するために、前記信号ビームの利得を調節するように設定されたビーム利得角度コーディングアセンブリ(111)であって、前記合成利得プロファイルが、受信アンテナ(118)における前記信号ビームのオフセット入射角度(116)を示すオフセット角度コーディング(114)を含む、ビーム利得角度コーディングアセンブリ、
第2の輸送体(162)に搭載された第1の受信器(120)であって、実際の入射角度(134)において前記信号ビームを受信する、第1の受信器(120)、及び
受信信号ビームのオフセット入射角度(128)を決定するために、複数の角度コード化波形(124)に対して、前記受信信号ビームの前記合成利得プロファイル又は波形を相互に関連付ける相関器(122)であって、各角度コード化波形が入射信号ビームの複数の異なるオフセット入射角度のうちのそれぞれの1つに対応し、前記受信信号ビームの前記オフセット入射角度が、前記受信信号ビームの前記波形に対して最も高い相関を有する前記複数の角度コード化波形(124)のうちの角度コード化波形(124)に対応する、相関器を更に備える、システム。
条項14
角度誤差(132)を決定するように設定されたモジュール(130)であって、前記角度誤差が、前記受信信号ビームの前記実際の入射角度(134)と前記受信信号ビームの前記オフセット入射角度(128)との間の差異である、モジュール、及び
前記第1の輸送体に搭載された第2の受信器(142)に、前記角度誤差を送信する送信器(140)であって、前記角度誤差が前記フェーズドアレイ送信器を操作するために使用される、送信器を更に備える、条項13に記載のシステム。
条項15
前記フェーズドアレイ送信器が、
無線周波数(RF)源(110)、
前記RF源からRF信号(109、204)を受信する電力分割器(202)、
複数の送信器信号経路(206)、及び
複数のアンテナ要素(208)を備え、
各送信器信号経路が、前記電力分割器を、前記複数のアンテナ要素のうちの関連付けられたアンテナ要素(208)と通信可能に接続し、各送信器信号経路が、前記複数の異なる送信ビーム角度のうちの前記選択された送信ビーム角度内の前記複数のアンテナ要素から前記信号ビームを送信するように設定可能である、条項13に記載のシステム。
条項16
ビーム振幅制御モジュール(216)、並びに
ビーム位相制御モジュール(218)を更に備え、各送信器信号経路が、
ビーム振幅調整可能減衰器(220)であって、前記ビーム振幅制御モジュールが、各送信器信号経路内の前記ビーム振幅調整可能減衰器と電気的に接続された、ビーム振幅調整可能減衰器、
調整可能位相シフター(222)であって、前記ビーム位相制御モジュールが、各送信器信号経路内の前記調整可能位相シフターと電気的に接続され、前記ビーム振幅制御モジュールが、各送信器信号経路内のRF信号部分(214)の振幅を制御し、前記選択された送信ビーム角度において前記複数のアンテナ要素から前記信号ビームを送信するために、前記ビーム位相制御モジュールが、各送信器信号経路内のRF信号部分の位相を制御する、調整可能位相シフター、及び
ビーム利得調整可能減衰器(212)であって、前記ビーム利得角度コーディングアセンブリが、ビーム利得角度コーディングモジュール(210)を備え、前記信号ビームの前記合成利得プロファイルを生成するために、各送信器信号経路内の前記RF信号部分の前記利得を調節するために、前記ビーム利得角度コーディングモジュールが、各送信器信号経路内の前記ビーム利得調整可能減衰器と電気的に接続されている、ビーム利得調整可能減衰器を備える、条項15に記載のシステム。
条項17
フェーズドアレイビーム追跡のための方法(600)であって、
信号ビームの合成利得プロファイルを生成するために、前記信号ビームの利得を調節すること(602)であって、前記合成利得プロファイルが、受信アンテナにおける前記信号ビームのオフセット入射角度を示すオフセット角度コーディングを含む、調節すること、
フェーズドアレイ送信器によって前記信号ビームを送信すること(604)、
第1の受信器によって前記信号ビームを受信すること(606)、及び
複数の角度コード化波形に対して、受信信号ビームの前記合成利得プロファイル又は波形を相互に関連付けること(608)であって、各角度コード化波形が、入射信号ビームの複数の異なるオフセット入射角度のうちのそれぞれの1つに対応し、前記受信信号ビームの前記オフセット入射角度が、前記受信信号ビームの前記波形に対して最も高い相関を有する前記複数の角度コード化波形のうちの角度コード化波形に対応する、関連付けることを含む、方法
条項18
前記受信信号ビームの角度誤差を決定すること(612)であって、前記角度誤差が、前記受信信号ビームの実際の入射角度と前記受信信号ビームの前記オフセット入射角度との間の差異である、決定すること、
前記フェーズドアレイ送信器に関連付けられた第2の受信器に前記角度誤差を送信すること(614)、及び
前記フェーズドアレイ送信器を操作するために前記角度誤差を使用すること(616)を更に含む、条項17に記載の方法。
条項19
前記角度誤差を送信することが、
前記第2の受信器に送信される情報に前記角度誤差を追加すること(614)、及び
前記角度誤差を前記情報と共に前記第2の受信器に送信すること(614)を含む、条項18に記載の方法。
条項20
前記角度誤差を前記情報から取り出すこと(618)、
前記角度誤差から前記フェーズドアレイ送信器の指向誤差を決定すること(620)、及び
前記指向誤差に応じて送信ビームの角度を調整することによって、前記フェーズドアレイ送信器を操作すること(622)を更に含む、条項19に記載の方法。
Claims (15)
- フェーズドアレイ信号ビーム追跡のためのシステム(100)であって、
第1の輸送体(160)に設けられ、複数の異なる送信ビーム角度(108)から選択された送信ビーム角度(106)で信号ビーム(104)を送信するように設定可能なフェーズドアレイ送信器(102)、及び
前記第1の輸送体(160)に設けられ、前記信号ビームの合成利得プロファイル(112)を生成するために、前記信号ビームの利得を調節するように設定されたビーム利得角度コーディングアセンブリ(111)であって、前記合成利得プロファイルが、第2の輸送体(162)に設けられた受信アンテナ(118)における前記信号ビームのオフセット入射角度(116)を示すオフセット角度コーディング(114)を含む、ビーム利得角度コーディングアセンブリ(111)を備え、
受信信号ビームの実際の入射角度(134)と前記受信信号ビームのオフセット入射角度(128)との差異である角度誤差(132)に基づいて前記フェーズドアレイ送信器(102)の送信ビーム角度が制御される、システム。 - 前記第2の輸送体(162)に設けられ、前記信号ビームを受信する第1の受信器(120)、及び
前記第2の輸送体(162)に設けられ、前記受信信号ビームのオフセット入射角度(128)を決定するために、複数の角度コード化波形(124)に対して、前記受信信号ビームの前記合成利得プロファイル又は波形を相互に関連付ける相関器(122)であって、各角度コード化波形が入射信号ビームの複数の異なるオフセット入射角度(116)のうちのそれぞれの1つに対応し、前記受信信号ビームの前記オフセット入射角度(128)が、前記受信信号ビームの前記波形に対して最も高い相関を有する前記複数の角度コード化波形(124)のうちの角度コード化波形(124)に対応する、相関器(122)を更に備える、請求項1に記載のシステム。 - 前記第2の輸送体(162)に設けられ、前記角度誤差(132)を決定するように設定されたモジュール(130)、及び
前記第2の輸送体(162)に設けられ、前記フェーズドアレイ送信器(102)に関連付けられた第2の受信器(142)に前記角度誤差を送信する送信器(140)であって、前記角度誤差が前記フェーズドアレイ送信器(102)を操作するために使用される、送信器(140)を更に備える、請求項2に記載のシステム。 - 前記角度誤差が、前記送信器(140)によって前記第2の受信器(142)に送信される情報に追加される、請求項3に記載のシステム。
- 前記角度誤差(132)から前記フェーズドアレイ送信器(102)の指向誤差(150)を決定するように設定されたビーム追跡デバイス(148)であって、前記指向誤差が、前記第1の受信器(120)を追跡するために前記フェーズドアレイ送信器(102)の前記選択された送信ビーム角度を操作するために使用される、ビーム追跡デバイス(148)を更に備える、請求項3又は4に記載のシステム。
- 無線周波数(RF)源(110)を更に備え、前記フェーズドアレイ送信器(102)が、
前記RF源からRF信号(109)を受信する電力分割器(202)、
複数の送信器信号経路(206)、及び
複数のアンテナ要素(208)を備え、
各送信器信号経路が、前記電力分割器を、前記複数のアンテナ要素のうちの関連付けられたアンテナ要素(208)と通信可能に接続し、各送信器信号経路(206)が、前記複数の異なる送信ビーム角度のうちの前記選択された送信ビーム角度において前記複数のアンテナ要素から前記信号ビームを送信するように設定可能である、請求項1から5のいずれか一項に記載のシステム。 - 前記ビーム利得角度コーディングアセンブリ(111)が、
ビーム利得角度コーディングモジュール(210)、及び
前記複数の送信器信号経路の各送信器信号経路内のビーム利得調整可能減衰器(212)を備え、
前記信号ビームの前記合成利得プロファイルを生成するために、各送信器信号経路内のRF信号部分(214)の前記利得を調節するために、前記ビーム利得角度コーディングモジュール(210)が、各送信器信号経路内の前記ビーム利得調整可能減衰器(212)と電気的に接続されている、請求項6に記載のシステム。 - ビーム振幅制御モジュール(216)、並びに
ビーム位相制御モジュール(218)を更に備え、各送信器信号経路が、
ビーム振幅調整可能減衰器(220)であって、前記ビーム振幅制御モジュール(216)が、各送信器信号経路内の前記ビーム振幅調整可能減衰器(220)と電気的に接続された、ビーム振幅調整可能減衰器(220)、及び
調整可能位相シフター(222)であって、前記ビーム位相制御モジュール(218)が、各送信器信号経路内の前記調整可能位相シフター(222)と電気的に接続された、調整可能位相シフター(222)を備え、
前記ビーム振幅制御モジュール(216)が、各送信器信号経路内のRF信号部分(214)の振幅を制御し、前記選択された送信ビーム角度において前記複数のアンテナ要素から前記信号ビームを送信するために、前記ビーム位相制御モジュール(218)が、各送信器信号経路内のRF信号部分の位相を制御する、請求項6に記載のシステム。 - 前記ビーム利得角度コーディングアセンブリ(111)が、ビーム利得角度コーディングモジュール(210)を備え、前記信号ビームの前記合成利得プロファイルを生成するために、各送信器信号経路内の前記RF信号部分の前記利得を調節するために、前記ビーム利得角度コーディングモジュール(210)が、前記ビーム振幅制御モジュールの中へ組み込まれている、請求項8に記載のシステム。
- 前記ビーム利得角度コーディングアセンブリ(111)が、ビーム利得角度コーディングモジュール(210)を備え、各送信器信号経路がビーム利得調整可能減衰器(212)を更に備え、前記信号ビームの前記合成利得プロファイルを生成するために、各送信器信号経路内の前記RF信号部分の前記利得を調節するために、前記ビーム利得角度コーディングモジュール(210)が、各送信器信号経路内の前記ビーム利得調整可能減衰器(212)と電気的に接続されている、請求項8に記載のシステム。
- 前記オフセット角度コーディングが、ダイレクトシーケンススペクトラム拡散(DSSS)タイプのコーディング又は符号分割多重アクセス(CDMA)タイプのコーディングのうちの一方を使用する、請求項1から10のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記信号ビームの前記オフセット入射角度が、前記受信アンテナ(118)のボアサイト(119)又は前記受信アンテナのグラウンドプレーンに垂直な線との関係において決定される、請求項1から11のいずれか一項に記載のシステム。
- フェーズドアレイビーム追跡のための方法(600)であって、
第1の輸送体(160)から送信される信号ビームの合成利得プロファイルを生成するために、前記信号ビームの利得を調節すること(602)であって、前記合成利得プロファイルが、第2の輸送体(162)に設けられた受信アンテナにおける前記信号ビームのオフセット入射角度を示すオフセット角度コーディングを含む、調節すること、
フェーズドアレイ送信器(102)によって前記信号ビームを送信すること(604)、
第1の受信器によって前記信号ビームを受信すること(606)、及び
複数の角度コード化波形に対して、受信信号ビームの前記合成利得プロファイル又は波形を相互に関連付けること(608)であって、各角度コード化波形が、入射信号ビームの複数の異なるオフセット入射角度のうちのそれぞれの1つに対応し、前記受信信号ビームの前記オフセット入射角度(128)が、前記受信信号ビームの前記波形に対して最も高い相関を有する前記複数の角度コード化波形のうちの角度コード化波形に対応する、関連付けること(608)、
受信信号ビームの実際の入射角度(134)と前記受信信号ビームの前記オフセット入射角度(128)との差異である角度誤差(132)に基づいて前記フェーズドアレイ送信器(102)の送信ビーム角度(106)を制御すること、を含む、方法。 - 前記フェーズドアレイ送信器(102)に関連付けられた第2の受信器に前記角度誤差を送信すること(614)、及び
前記フェーズドアレイ送信器(102)を操作するために前記角度誤差を使用すること(616)を更に含む、請求項13に記載の方法。 - 前記角度誤差を送信することが、
前記第2の受信器に送信される情報に前記角度誤差を追加すること(614)、及び
前記角度誤差を前記情報と共に前記第2の受信器に送信すること(614)を含み、前記方法が、更に、
前記角度誤差を前記情報から取り出すこと(618)、
前記角度誤差から前記フェーズドアレイ送信器(102)の指向誤差を決定すること(620)、及び
前記指向誤差に応じて送信ビームの角度を調整することによって、前記フェーズドアレイ送信器(102)を操作すること(622)を更に含む、請求項14に記載の方法。
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