JP4801141B2 - 無線通信システムのためのアンテナアレイキャリブレーション - Google Patents

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Description

関連出願の相互参照
本願は、参照により全体がここに組み込まれる、２００５年４月２２日に出願された、「無線通信システムのためのアンテナアレイキャリブレーション(Antenna Array Calibration For Wireless Communication Systems)」と題される米国仮特許出願第６０／６７４，１９０号からの３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ｅ）の下における利益を主張する。
発明の背景
［Ｉ．分野］
以下の説明は、一般に、無線通信に関し、とりわけ、アレイ中におけるチェーンを送信することおよび受信することに関連した利得ミスマッチ(gain mismatch)について評価し補償すること(assessing and compensating)によって、アンテナアレイをキャリブレーションすること(calibrating)に関する。
［ＩＩ．背景］
無線ネットワーキングシステムは、普及した手段になってきており、それにより世界中の大多数の人々が通信するようになっている。無線通信デバイスは、消費者のニーズを満たすために、また可搬性および利便性を改善するために、より小型でより強力になってきている。セルラ電話などのモバイルデバイス中における処理能力の増大は、無線ネットワーク伝送システムに対する要望の増大をもたらしてきている。そのようなシステムは、一般的にそれらで通信するセルラデバイスほど簡単にはアップデートされない。モバイルデバイス機能が拡張するにつれて、新しい改善された無線デバイス機能を十分に活用することを容易にする方法で、より古い無線ネットワークシステムを維持することは、困難な場合がある。
より詳細には、周波数分割ベースの技法は、一般的に、スペクトルを一様なチャンクの帯域幅に分割することにより、スペクトルを別個のチャネルに分離し、例えば、無線セルラ電話通信のために割り付けられた周波数帯域の分割は、３０チャネルに分割されることができ、その各チャネルは、音声の会話を搬送し、あるいはデジタルサービスを用いてデジタルデータを搬送することができる。各チャネルは、一度にただ１人のユーザに対して割り当てられることができる。一般に利用される一変形は、全体的なシステム帯域幅を複数の(multiple)直交サブバンドに効果的に区分する直交周波数分割技法である。これらのサブバンドは、トーン、キャリア、サブキャリア、ビン(bin)、および／または周波数チャネルとも称される。各サブバンドは、データを用いて変調されることができるサブキャリアに関連づけられる。時分割ベースの技法では、帯域は、時間に関して逐次的な時間スライスまたは時間スロットへと分割される。チャネルの各ユーザには、ラウンドロビン式に(round-robin manner)情報を送信し受信するための時間スライスが提供される。例えば、与えられた任意の時刻ｔにおいて、ユーザには、短いバーストにわたってチャネルに対するアクセス権(access)が提供される。その後に、アクセス権は、情報を送信し受信するための短いバーストの時間が与えられる別のユーザへとスイッチする。「交代する(taking turns)」サイクルは、継続し、最終的に各ユーザには、複数の送信バーストおよび受信バーストが提供される。
符号分割ベースの技法は、一般的に任意の時刻に、ある範囲内において使用可能ないくつかの周波数上でデータを伝送する。一般にデータは、使用可能な帯域幅上でデジタル化され拡散され、ここにおいて複数の(multiple)ユーザは、チャネル上にオーバーレイされる(overlaid)ことができ、それぞれのユーザには、固有のシーケンスコード(sequence code)が割り当てられることができる。ユーザは、同じ広帯域チャンク(wide-band chunk)のスペクトル中において伝送することができ、ここにおいて各ユーザの信号は、そのそれぞれの固有の拡散するコードによって全帯域幅上で拡散される。この技法は、共有をもたらすことができ、ここにおいて１つまたは複数のユーザは、同時に送信し受信することができる。そのような共有は、スペクトル拡散デジタル変調を介して達成されることができ、ここにおいてユーザのビットストリームは、疑似ランダム式に非常に広いチャネルにまたがって符号化され拡散される。レシーバは、コヒーレント様式(coherent manner)で特定のユーザについてのビットを収集するために関連する固有のシーケンスコードを認識し、ランダム化(randomization)を元に戻すように設計される。
典型的な無線通信ネットワーク（例えば、周波数分割技法、時間分割技法、および符号分割技法を使用したもの）は、カバレージ区域を提供する１つまたは複数の基地局と、そのカバレージ区域内でデータを送信し受信することができる１つまたは複数のモバイル（例えば、無線）端末とを含む。典型的な基地局は、ブロードキャストサービス、マルチキャストサービス、および／またはユニキャストサービスについての複数の(multiple)データストリームを同時に送信することができ、ここにおいてデータストリームは、モバイル端末に対して独立な受信対象となり得るデータのストリームである。その基地局のカバレージ区域内のモバイル端末は、複合ストリームによって搬送される１つ、複数、またはすべてのデータストリームを受信する際に、関心が持たれることができる。同様に、モバイル端末は、その基地局、または別のモバイル端末に対してデータを送信することができる。基地局とモバイル端末との間の、あるいはモバイル端末間のそのような通信は、チャネル変動および／または干渉パワー変動(interference power variation)に起因して悪化させられる可能性がある。例えば、前述の変動は、１つまたは複数のモバイル端末についての基地局のスケジューリング、パワー制御および／またはレート予測に影響を及ぼす可能性がある。
アンテナアレイおよび／または基地局が、時間ドメイン二重化(time domain duplexed)（ＴＤＤ）チャネル伝送技法と組み合わされて使用されるときに、非常に大きな利得が、実現されることができる。これらの利得を実現する際における主要な仮定は、送信および受信のＴＤＤの性質に起因して順方向リンク(forward link)（ＦＬ）と逆方向リンク(reverse link)（ＲＬ）の両方は、共通のキャリア周波数に対応する同じ物理伝搬チャネルを実質的に観察することである。しかしながら、実際には、物理ケーブリング(physical cabling)およびアンテナアーキテクチャ(antenna architecture)だけでなくアナログフロントエンド(analog front ends)とデジタルサンプリングのトランスミッタおよびレシーバも含むことができる、全体的なトランスミットチェーン(transmit chain)およびレシーブチェーン(receive chain)は、レシーバによって経験される全体的なチャネル応答に寄与する。換言すれば、レシーバは、トランスミッタのデジタルアナログコンバータ(digital to analog converter)（ＤＡＣ）の入力と、レシーバのアナログデジタルコンバータ(analog to digital converter)（ＡＤＣ）の出力との間の、全体的なあるいは等価的なチャネル(overall or equivalent channel)を見ることになり、これらは、トランスミッタのアナログチェーン、物理伝搬チャネル、物理アンテナアレイ構成（ケーブリングを含む）、およびアナログレシーバチェーンを備えることができる。
少なくとも上記を考慮すると、当技術分野においては、無線ネットワークシステム中において使用されるアンテナアレイの利得の評価および操作を改善するシステムおよび／または方法についての必要性が存在する。
［概要］
以下は、そのような実施形態の基本的な理解を提供するために、１つまたは複数の実施形態の簡略化された概要を示す。この概要は、すべての企図された実施形態の広範囲にわたる全体像ではなく、また、すべての実施形態のキーとなるあるいは不可欠な要素を特定することも、いずれのあるいはすべての実施形態の範囲を描写することも意図されてはいない。その唯一の目的は、後で示されるより詳細な説明に対する前置き(prelude)として、１つまたは複数の実施形態のいくつかの概念を簡略化された形態で示すことである。
１つまたは複数の実施形態およびその対応する開示に従って、様々な態様が、無線ネットワーク環境におけるキャリブレーティングアンテナアレイ(calibrating antenna arrays)に関連して説明される。一態様によれば、アレイ中における１つまたは複数のアンテナからの送信される信号のコピー(copies)が、そのコピーが取得されるアンテナを含む、１つまたは複数のアンテナのレシーブチェーン(receive chain)に対して供給されることができ、アレイ中における全体的な利得ミスマッチ(overall gain mismatch)を決定するためにレシーブチェーン出力信号と比較されることができる。１つまたは複数のアンテナのレシーブチェーンに対して供給されることができる。利得ミスマッチの測定値は、アレイ中におけるアンテナのレシーブチェーンに起因する利得ミスマッチとトランスミットチェーンに起因する利得ミスマッチとを決定することを容易にする(facilitate)ために、アレイ中のアンテナごとに取得されることができる。そのような測定値に少なくとも部分的に基づいて、アレイ中におけるアンテナは、望ましくない大きな利得について補償するために、キャリブレーションされる(calibrated)ことができる。
一態様によれば、無線ネットワーク中におけるアンテナアレイをキャリブレーションする一方法は、第１のアンテナのトランスミットチェーンから第１のアンテナのレシーブチェーンへ出力送信信号を供給することと、そして、出力送信信号を出力レシーブチェーン信号と比較すること及び第１の全体的利得ミスマッチ測定値、Ａｎを決定することと、を備える。このプロシージャは、ＡｎのＮ個の測定値を取得するためにそのアレイ中におけるすべてのアンテナについて反復されることができる、なおここでＮは、そのアレイ中におけるアンテナの数である。次いで出力送信信号は、全体的な利得ミスマッチ測定値Ｂｎを取得するために、そのアンテナ中における次のアンテナからのレシーブチェーン出力信号と比較されることができ、そのようなものは、同様に、ＢｎのＮ−１個の測定値が取得されるまで、そのアレイ中におけるアンテナごとに反復されることができる。次いでレシーバチェーン(receiver chain)およびトランスミットチェーンに起因する利得ミスマッチは、ＡｎのＮ個の測定値とＢｎのＮ−１個の測定値とに少なくとも部分的に基づいて決定されることができる。
関連した態様によれば、アンテナアレイをキャリブレーションする一方法は、そのアレイ中におけるすべてのアンテナのチェーンを受信するために、第１のアンテナのトランスミットチェーンから出力送信信号のコピーまたは出力送信信号を供給することと、出力送信信号のコピーをそのアレイ中における各アンテナにおける出力レシーブチェーン信号と比較すること及び第１の全体的利得ミスマッチ測定値、Ａｎを決定することと、を備える。本方法は、ＡｎのＮ個の測定値を収集するためにそのアレイ中におけるアンテナごとに反復されることができる、なおここでＮは、そのアレイ中におけるアンテナの数である。次いでそのアレイ中における各アンテナからの出力送信信号のコピーは、第１のアンテナのレシーブチェーンに供給されることができ、第２の全体的な利得ミスマッチ測定値、Ｂｎを決定するために第１のアンテナの出力レシーブチェーン信号と比較されることができ、これは、ＢｎのＮ個の測定値を収集するためにそのアレイ中におけるアンテナごとに反復されることができる。次いでレシーバチェーンおよびトランスミットチェーンに起因する利得ミスマッチは、ＡｎのＮ個の測定値とＢｎのＮ個の測定値に少なくとも部分的に基づいて決定されることができる。
別の態様によれば、無線ネットワーク中においてアンテナアレイをキャリブレーションすることを容易にする装置は、そのアレイ中におけるアンテナごとにレシーブチェーン出力信号のモデル(model)を生成するキャリブレーションコンポーネント(calibration component)と、そのアレイ中におけるアンテナごとにトランスミットチェーン出力信号のコピーを生成するサンプリングコンポーネント(sampling component)と、そのアレイ中におけるアンテナのトランスミットチェーンに又そのアレイ中におけるアンテナのレシーブチェーンに起因する利得ミスマッチを決定するミスマッチ推定コンポーネント(mismatch estimation component)と、を備えることができる。そのキャリブレーションコンポーネントは、複数のミスマッチ測定値を生成するために、アンテナごとに送信信号のコピーをレシーブチェーン出力信号と比較することができ、次いでこれらのミスマッチ測定値は、レシーバチェーンおよび／またはトランスミットチェーンに関連する望ましくない利得を緩和するようにアンテナキャリブレーションを容易にするために利用されることができる。
さらに別の態様によれば、無線ネットワーク中において、アンテナアレイをキャリブレーションすることと利得ミスマッチを緩和することとを容易にする装置は、そのアレイ中における各アンテナから送信されるトランスミットチェーン出力信号をコピーするための手段と、複数の利得ミスマッチ測定値を取得するために、そのアレイ中における各アンテナのトランスミットチェーン出力信号のコピーをあらゆるアンテナからのレシーブチェーン出力信号と比較するための手段と、を備えることができる。本装置は、そのアレイ中におけるアンテナのトランスミットチェーンに起因する利得ミスマッチと、そのアレイ中におけるレシーブチェーンに起因する利得ミスマッチと、を推定するための手段をさらに備えることができる。さらに、本装置は、そのアレイをキャリブレーションするために利得ミスマッチについて補償するために手段を備えることができる。
さらに別の態様は、アンテナアレイ中における各アンテナから送信されるトランスミットチェーン出力信号のコピーを生成し、複数の利得ミスマッチ測定値を取得するためにそのアレイ中における各アンテナのトランスミットチェーン出力信号をあらゆるアンテナからレシーブチェーン出力信号と比較する、ためのコンピュータ実行可能命令を記憶しているコンピュータ読取り可能媒体に関する。本コンピュータ読取り可能媒体は、複数の利得ミスマッチ測定値に少なくとも部分的に基づいてそのアレイ中における利得ミスマッチを決定するための、また、送信されるべき信号が調整されることができる事前乗数(pre-multiplier)を生成することにより、利得ミスマッチについて補償するための、命令をさらに備えることができる。
さらなる態様は、無線ネットワーク環境中におけるアンテナアレイをキャリブレーションするための命令を実行するマイクロプロセッサを提供し、それらの命令は、アンテナアレイ中における各アンテナから送信されるトランスミットチェーン出力信号のコピーを生成することと、複数の利得ミスマッチ測定値を取得するためにそのアレイ中における各アンテナのトランスミットチェーン出力信号のコピーをあらゆるアンテナからのレシーブチェーン出力信号と比較することと、複数の利得ミスマッチ測定値に少なくとも部分的に基づいて全体的な利得ミスマッチを決定することと、送信されるべき信号が調整されることができる事前乗数を生成することと、その事前乗数を使用してそのアレイ中における各アンテナをキャリブレーションすることと、を備える。
前述の目的および関連した目的を達成するために、１つまたは複数の実施形態は、以下で十分に説明され又特に特許請求の範囲中において指摘される、特徴を備える。以下の説明および添付図面は、１つまたは複数の実施形態のある種の例示の態様を詳細に述べている。しかしながら、これらの態様は、様々な実施形態の原理が使用されることができる様々な方法のほんの数例しか示してはおらず、説明される実施形態は、すべてのそのような態様およびそれらの均等物を含めるように意図されている。
［詳細な説明］
様々な実施形態が、今から図面を参照して説明される、なおここでは、同様な参照番号は、全体を通して同様な要素を指すように使用されている。以下の説明においては、説明の目的のために、１つまたは複数の実施形態の十分な理解を提供するために多数の具体的な詳細が記載されている。しかしながら、そのような１つ（または複数）の実施形態は、これらの具体的な詳細なしに実行されることができるのが明らかであるかもしれない。他の例においては、よく知られている構成およびデバイスは、１つまたは複数の実施形態を説明することを容易にするためにブロック図形式で示される。
本願において使用されるように、用語「コンポーネント」、「システム」などは、コンピュータに関連したエンティティ(computer-related entity)、すなわちハードウェア、ハードウェアとソフトウェアの組合せ、ソフトウェア、または実行中におけるソフトウェアのいずれかを指すように意図される。例えば、コンポーネントは、それだけには限定されないが、プロセッサ上で実行しているプロセス、プロセッサ、オブジェクト、実行可能ファイル(executable)、実行スレッド(thread of execution)、プログラム、および／またはコンピュータであってもよい。１つまたは複数のコンポーネントは、プロセスおよび／または実行スレッド内に存在することができ、１コンポーネントは、１台のコンピュータ上に局所化され、かつ／または複数台のコンピュータ間に分散されることができる。またこれらのコンポーネントは、様々なデータ構造が記憶されている様々なコンピュータ読取り可能媒体から実行することもできる。それらのコンポーネントは、ローカルプロセスおよび／またはリモートプロセスを経由して、例えば、１つまたは複数のデータパケット（例えば、ローカルシステム、分散システムにおける別のコンポーネントと、および／または、インターネットのようなネットワークを横切って信号を経由して他のシステムと、対話する１つのコンポーネントからのデータ）を有する信号に従うなどにより、通信することができる。
さらに様々な実施形態は、加入者局(subscriber station)に関連してここにおいて説明される。加入者局は、システム、加入者ユニット、移動局、モバイル、リモート局、アクセスポイント、基地局、リモート端末、アクセス端末、ユーザ端末、ユーザエージェント(user agent)、ユーザ装置などと呼ばれることもできる。加入者局は、セルラ電話、コードレス電話、セッション開始プロトコル(Session Initiation Protocol)（ＳＩＰ）電話、無線ローカルループ(wireless local loop)（ＷＬＬ）局、携帯型個人情報端末(personal digital assistant)（ＰＤＡ）、無線接続機能を有するハンドヘルドデバイス、あるいは無線モデムに接続された他の処理デバイスであってもよい。
さらに、ここにおいて説明される様々な態様および特徴は、標準的なプログラミング技法および／またはエンジニアリング技法を使用した方法、装置、または製造業者の商品としてインプリメントされることができる。ここにおいて使用されるような用語「製造業者の物品(article of manufacture)」は、任意のコンピュータ読取り可能なデバイス、キャリア、または媒体から、アクセス可能な、コンピュータプログラムを包含するように意図されている。例えば、コンピュータ読取り可能媒体は、それだけには限定されないが、磁気ストレージデバイス（例えば、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、磁気ストリップ(magnetic strip)...）、光ディスク（例えば、コンパクトディスク(compact disk)（ＣＤ）、デジタル多用途ディスク(digital versatile disk)（ＤＶＤ）...）、スマートカード、フラッシュメモリデバイス（例えば、カード、スティック、キードライブ(key drive)...）、および読取り専用メモリ、プログラマブル読取り専用メモリ、電気的消去可能プログラマブル読取り専用メモリなどの集積回路を含むことができる。
次に図面を参照すると、図１は、ここにおいて説明される様々な態様による、レシーバチェーン１０２とトランスミッタチェーン１０４を備えるアンテナ構成１００を示している。レシーバチェーン１０２は、受信するとすぐに信号をベースバンドにダウンコンバートする(down convert)ダウンコンバータコンポーネント(down converter component)１０６を備える。ダウンコンバータコンポーネント１０６は、レシーバチェーン１０２をその関連する線形オペレーション範囲内に維持し、トランスミッタチェーン１０４を介して出力するための一定の信号強度をもたらすために、受信信号強度を評価し、その受信信号に適用される利得を自動的に調整する自動利得制御(automatic gain control)（ＡＧＣ）コンポーネント１０８に動作可能なように接続される。ＡＧＣコンポーネント１０８は、ここにおいて説明される一部の実施形態にとってオプショナルとすることができる（例えば、自動利得制御は、あらゆる実施形態と組み合わせて実行される必要はない）ことが理解されるであろう。ＡＧＣコンポーネント１０８は、信号が、受信信号中の短期間の発振を緩和することができるデジタルローパスフィルタ(low-pass-filter)（ＬＰＦ）１１２によって平滑化される前に、受信信号をデジタルフォーマットに変換するアナログデジタル(analog-to-digital)（Ａ／Ｄ）変換コンポーネント１１０に動作可能なように結合される。最終的に、レシーバチェーン１０２は、受信信号を処理するレシーバプロセッサ１１４を備えることができ、トランスミッタチェーン１０４の１つまたは複数のコンポーネントに対してその信号を伝えることができる。
トランスミッタチェーン１０４は、レシーバチェーン１０２から信号を受け取るトランスミッタプロセッサ１１６を備えることができる（例えば、トランスミッタは、レシーバチェーン１０２によって最初に受信され、そして、そのコンポーネントに関連する様々なプロセスを受けた、信号を受け取る、...）。トランスミッタプロセッサ１１６はパルスシェーパ(pulse shaper)１１８に動作可能なように結合され、パルスシェーパ(pulse shaper)１１８は、信号が、シンボル間の干渉を緩和しながらかつ／または除去しながら帯域幅制約条件内にあるように成形されることができるように、送信されるべき信号を操作することを容易にすることができる。ひとたび成形されると、信号は、平滑化するためにトランスミッタチェーン１０４中の動作可能なように関連づけられたローパスフィルタ（ＬＰＦ）１２２にかけられる前に、Ｄ／Ａコンバータコンポーネント１２０によるデジタルアナログ（Ｄ／Ａ）変換を受けることができる。パルス増幅器(pulse amplifier)（ＰＡ）コンポーネント１２４は、アップコンバージョンコンポーネント１２６によるベースバンドへのアップコンバージョンの前に、パルス／信号を増幅することができる。
アンテナ構成１００は、アンテナアレイ中における複数のそのような構成のうちの１つとすることができる。そのようなアレイは、望ましくない利得をもたらし得る時間ドメイン二重化(time domain duplexed)（ＴＤＤ）チャネル伝送プロトコルと併用して使用されることができる。ここにおいて説明される様々な実施形態に従って、望ましくない利得は、アレイ中のアンテナ１００のキャリブレーションを介して緩和されることができる。ＴＤＤは一般的に、着信信号および発信信号を分離する時間ドメイン多元接続(time domain multiple access)（ＴＤＭＡ）プロトコルの適用を伴う。ＴＤＤは、順方向リンクと逆方向リンクが非対称であり、データ伝送速度が可変である場合に、有限な帯域幅の動的割付けを容易にすることができる。
一般に、ＴＤＤ伝送プロトコルは、物理伝搬チャネルについてのチャネル相反性(channel reciprocity)を容易にする。したがって、注目に値する違いが、トランスミッタチェーン１０４とレシーバチェーン１０２のアナログ部分の伝達特性の間で、かつ／またはそれらのサンプルの間で観察される場合には、同等チャネルの相反性および／またはトランスミッタ／レシーバ変動は、仮定されなくてもよい。アンテナ１００のアレイをキャリブレーションするときに、様々なアナログコンポーネントで観察される変動の大きさの理解と、同等チャネルに適用されるときの相反性の仮定の正確さに対するそれらの影響は、キャリブレーションプロセスを容易にするために利用されることができる。さらに、アンテナアレイシステムの場合において、送信側と受信側の両方で、各アンテナ１００は、トランスミッタチェーン１０４とレシーバチェーン１０２とを有する。各アンテナ１００のトランスミッタチェーン１０４は、多くの場合にアレイ中のすべてのアンテナ１００にまたがって同じ特性を示さない。同じことが、各アンテナ１００のレシーバチェーン１０２についても当てはまる可能性がある。そのような場合には、アンテナ１００のアレイは、個々のアンテナ１００の間の利得ミスマッチについて補償することを容易にするためにキャリブレーションされることができる。
例えば、ミスマッチは、アンテナ１００の物理構造に起因する可能性がある。そのようなミスマッチは、例えば相互カップリング効果(mutual coupling effect)、タワー効果(tower effect)、エレメントロケーション(element location)の不完全な知識、アンテナケーブリングに起因した振幅および／または位相のミスマッチなどを含み得る。さらに、ミスマッチは、各アンテナ１００のトランスミッタチェーン１０４および／またはレシーバチェーン１０２中におけるハードウェアエレメントに起因する可能性がある。例えば、そのようなミスマッチは、アナログフィルタ、ＩおよびＱの不均衡、チェーン中における低雑音増幅器またはパルス増幅器の位相および／または利得のミスマッチ、様々な非線形効果などに関連づけられる可能性がある。
相互カップリング、アンテナアレイエレメントの物理構造に関連した他の非理想的な効果、および／またはケーブリングについて補償するためにキャリブレーションするときに、そのような非理想的なインスタンス(non-ideal instances)の効果は、「変形させられる(distorted)」アンテナアレイチャネルベクトルが次式のように記述されることができるように、変形行列(distortion matrix)、Ｃを使用して表現されることができる。
Figure 0004801141
一般に、アンテナエレメントが実質的に同じであり、アンテナタワー設計がその望ましくない変形効果を最小にする場合には、変形行列Ｃは、チャネルベクトルｈに依存する必要はない。
角度および／または到達の推定が利用されるアンテナアレイ応用においては、変形行列Ｃが推定されることができそしてそれについて補償されることができるように、アレイに到達する信号は角度スプレッド(angle spread)を最小限に有するかあるいは全く有さないと仮定されることができる。逆に、角度スプレッドについて（明示的または黙示の）仮定がされずに、ベクトルｈだけが推定される必要があるとき、その場合には変形行列Ｃは、全体的物理伝搬チャネル(overall physical propagation channel)の一部分として取り扱われることができ、複合チャネルベクトル(composite channel vector)
Figure 0004801141
だけが、アンテナアレイのキャリブレーションを容易にするために推定される必要がある。その場合における変形行列Ｃの効果は、複合チャネルベクトル
Figure 0004801141
が非一致(non-identity)相関行列を有することができることであり得る。
アンテナアレイをキャリブレーションするために、例示の数学的モデルが、その中のアンテナ１００のレシーバチェーン１０２とトランスミッタチェーン１０４との間のミスマッチエラーを表すように提供されるが、他のモデルも、ここにおいて説明される方法およびシステムと組み合わせてアレイキャリブレーションを達成するために使用されることができる。さらに、様々な態様が、周波数ドメイン信号およびアレイキャリブレーションに関して説明されるが、キャリブレーションは、同様に時間ドメイン中においても（例えば、狭帯域信号などを使用して）実行されることができる、ということが理解されるであろう。例えば、レシーブチェーン１０２は考慮されることができ、また例示と簡潔性の目的のために、ｎ番目のアンテナ１００のレシーバチェーン１０２に対する入力は、ミスマッチエラーが次式として表されることができるように、単一の無線周波数トーンを備える、という仮定がなされることができる。
ｘｎ（ｔ）＝Ｒｅ｛ｓ（ｔ）・ｅｊ（ω＋Ω）ｔ｝ （２）
ひとたび、信号が、ダウンコンバージョンコンポーネント１０６によってデジタルベースバンドにダウンコンバートされた後には、出力信号は、
Figure 0004801141
として表されることができ、式中でεｎは、レシーバチェーン１０２（例えば、ＩおよびＱの不均衡など）に加えて全体の複素ミスマッチ利得を表す複素定数であり、νｎは、レシーバチェーン１０２に沿った追加の変形効果（例えば、Ａ／Ｄ ＤＣオフセット、Ａ／Ｄ量子雑音および／または動的レンジの効果、ＡＧＣなど）を表す。したがって、レシーバチェーン１０２の端部においては、レシーバチェーン１０２出力における全体的なチャネルは、
Figure 0004801141
として表され、式中でαｎ＝１＋εｎである。
アンテナアレイは、追加の測定値νｎが、各アンテナ１００におけるホワイトガウス雑音、干渉などに関連する追加の効果よりもずっと小さくすることができ、それ故に一部の実施形態においては無視されることができる（例えば、測定値の効果に追加して、雑音は、いくつかのフレーム上で測定値を平均することにより最小化されることができる）ように設計されることができる。それに応じて、レシーブチェーン１０２に対するアンテナ１００のキャリブレーションは、乗法ミスマッチ利得αｎ、ｎ＝１、...、Ｎを推定することと組み合わせて実行されることができる。これらのミスマッチ推定値を仮定すると、それらは、次のとおり補償されることができる。
Figure 0004801141
同様にして、トランスミットチェーン１０４に起因した送信アンテナチャネルに対するミスマッチは、次式のようにモデル化されることができる。
Figure 0004801141
この場合には、トランスミットチェーン１０４ミスマッチに対してアレイをキャリブレーションすることは、乗法ミスマッチ利得βｎ、ｎ＝１、...、Ｎを推定することを意味する。これらのミスマッチ推定値を仮定すると、それらは、次式のようにアンテナｎからの送信される信号に事前に乗算すること(pre-multiplying)により補償されることができる。
Figure 0004801141
図１は、レシーバチェーン１０２とトランスミッタチェーン１０４の一実施形態を図示して説明しているが、他のレイアウトおよび構成が、利用されることもできる。例えば、異なる数のコンポーネントが、レシーバチェーン１０２とトランスミッタチェーン１０４の両方において使用されることができる。さらに、異なるデバイスおよび構成が、代わりに使用されることもできる。
図２は、様々な実施形態による技法を利用してキャリブレーションされることができる、Ｎ個のアンテナを備えるアンテナアレイ２００の説明図である。アレイ２００は、図示されるように、第１のアンテナ２０２、第２のアンテナ２０４、および第３のアンテナ２０６、ならびに最後から２番目の（第ｎ−１の）アンテナ２０８および最後の（ｎ番目の）アンテナ２１０を備える。アンテナ２０２、２０４、２０６、２０８、および２１０は、おのおの「ＴＸ」によって指定される送信端と、「ＲＸ」によって指定される受信端を有し、そのおのおのは、それぞれ図１に関して説明される送信するチェーンと受信するチェーンに類似していることができる。
一態様によれば、キャリブレーション技法は、実際の伝送される信号を使用してＲＸ／ＴＸチェーンミスマッチについて補償することができる。図１に関して説明されるように、αｎとβｎとは、ｎ＝１、...、Ｎの場合のアンテナｎについてのそれぞれレシーブチェーンミスマッチとトランスミットチェーンミスマッチとを表すものとする。例えば、送信中に、あるいはレシーバチェーンが信号を受信していない間の他の時刻において、トランスミットチェーンＴＸ Ｎのアンテナｎ２１０からの送信される信号のコピーまたは送信信号は、アンテナｎ２１０のレシーブチェーンＲＸ Ｎに対して供給されることができる。送信信号のコピーは、全体的なミスマッチを記述する測定値Ａｎ＝αｎ・βｎを取得するためにアンテナｎ２１０についてのレシーブチェーンＲＸ Ｎの出力における信号と比較されることができる。アレイ２００中におけるすべてのアンテナのキャリブレーションを容易にするために、Ｎ個の測定値｛Ａｎ｝１・・・Ｎが収集されることができる。
関連した態様によれば、アンテナｎ２１０の出力ＴＸ Ｎからの信号のコピーは、アンテナｎ−１ ２０８のレシーブチェーンＲＸ（Ｎ−１）に対して供給されることができる。アンテナｎのトランスミッタチェーンＴＸ Ｎから出力される信号と、アンテナｎ−１ ２０８のレシーブチェーンＲＸ（Ｎ−１）の出力における信号との比較が、全体的なミスマッチを決定する測定値Ｂｎ＝αｎ−１・βｎを取得するために実行されることができる。Ｎ−１個の測定値｛Ｂｎ｝２・・・Ｎは、アレイ２００のキャリブレーションを容易にするために収集されることができる。Ｎ個の測定値｛Ａｎ｝１・・・ＮとＮ−１個の測定値｛Ｂｎ｝２・・・Ｎを仮定すると、レシーブチェーンミスマッチ利得｛αｎ｝１・・・Ｎは、任意の任意定数αまで、次のように推定されることができる。すなわち、α１＝αとすると、その場合には次式のようになる。
Figure 0004801141
同様に、Ｎ個の測定値｛Ａｎ｝１・・・ＮとＮ−１個の測定値｛Ｂｎ｝２・・・Ｎを仮定すると、我々は、トランスミットチェーンミスマッチ利得｛βｎ｝１・・・Ｎが、次のように任意の任意定数βまで推定されることができることを簡単に理解することができる。β１＝βとすると、その場合には、次式のようになる。
Figure 0004801141
図３は、ここにおいて説明される１つまたは複数の態様に従ってキャリブレーションされることができる、Ｎ個のアンテナを備えるアンテナアレイ３００の説明図である。アレイ３００は、図２に関して説明されるように複数のアンテナ１〜Ｎを備える。送信中、あるいはレシーブチェーンが信号を受信していない間の他の任意の時刻において、任意のアンテナ１〜Ｎからの送信される信号のコピーまたは送信信号は、アレイ３００中における他のすべてのアンテナのレシーブチェーンに対して供給されることができる。与えられたアンテナについての送信信号のコピーは、そのアレイ中における全体的なミスマッチの測定値Ａｎ＝αｎ・β１を決定するためにすべてのレシーブチェーンの出力における信号と比較されることができる。Ｎ個の測定値｛Ａｎ｝１・・・Ｎが、獲得されることができ、レシーブチェーンミスマッチ利得｛αｎ｝１・・・Ｎは、次のように任意定数αまで推定されることができる。すなわち、α１＝αとすると、その場合には次式となる。
Figure 0004801141
その後、同じ期間中、あるいはレシーブチェーンが受信していない別の期間中に、すべてのアンテナ１〜Ｎからの送信信号のコピーは、例えば、それに関連するアンテナポートにおける第１のアンテナ３０２のレシーブチェーンに対して、連続して、供給されることができる。アンテナ１〜Ｎから送信される信号のコピーは、全体的なミスマッチＢｎ＝α１・βｎの測定値を取得するために第１のアンテナ３０２についてのレシーブチェーンの出力における出力信号と比較されることができる。Ｎ個の測定値｛Ｂｎ｝１・・・Ｎが収集されることができ、トランスミットチェーンミスマッチ利得｛βｎ｝１・・・Ｎは、次のように任意定数βまで推定されることができる。すなわち、β１＝βとすると、その場合には次式となる。
Figure 0004801141
ミスマッチは、時間と共にゆっくり変化するので、そのような推定値は、追加雑音などに関連する任意の悪影響を緩和するために時間にわたって平均されることができる。
図２および３に関してここにおいて説明されるファンクションおよび／またはプロセスは、プロセッサおよびメモリ、例えば、図１に関して説明されるプロセッサなどと組み合わせて実行されることが、理解されるであろう。さらに、前述の態様および／または実施形態は、狭帯域信号および／または測定帯域幅と組み合わせてアンテナキャリブレーションを説明するが、そのようなキャリブレーション技法は、ＯＦＤＭ、ＯＦＤＭＡなどの信号と組み合わせて実行されることができることも理解されるであろう。そのような場合には、信号は、各信号がそれ自体狭帯域信号であるように、異なる無線周波数トーンにおいて測定されることができる。さらに、自動利得制御が使用されるシナリオにおいては、アンテナアレイのキャリブレーションは、そのアレイにまたがっての一定の利得にもかかわらず、異なる利得設定におけるエレメントミスマッチを明らかにするために複数の利得設定について反復されることができる。
さらに、１つまたは複数の信号のスプリッタおよび／またはスイッチは、ミスマッチ利得を測定するために使用されることができる。例えば、図２の方法は、１から２へのスプリッタ(1-to-2 splitter)および／または２から１へのスプリッタを使用することができ、一方、図３の方法は、８から１へのスプリッタおよび／または１から８へのスプリッタを使用することができる、そして、そのようなスプリッタの使用に関連した任意の利得および／または位相のミスマッチが、明らかにされることができる。
図４は、様々な態様に従って利得ミスマッチについて補償するためにアンテナアレイをキャリブレーションすることを容易にするシステム４００の説明図である。本システムは、アンテナアレイ４０４およびサンプリングコンポーネント４０６に動作可能なように関連づけられたキャリブレーションコンポーネント４０２を備える。キャリブレーションコンポーネント４０２は、図１に関して上記に詳述されるようにεｎを評価するために通信信号についての数学的モデルの生成および操作を容易にすることができる。さらに、キャリブレーションコンポーネント４０２は、評価されているアンテナのレシーバチェーンに関連する変形効果νｎを評価することができる。キャリブレーションコンポーネント４０２は、サンプリングコンポーネント４０６とともに、アレイ４０４中における各アンテナ１〜Ｎの各レシーバチェーン出力についての全体的な出力チャネル表現を決定するために、アレイ４０４中におけるすべてのアンテナ１〜Ｎについて以上の複数の反復を実行することができる。例えば、各レシーバ出力信号は、上記されるように、
Figure 0004801141
として表現されることができ、式中でαｎ＝１＋εｎである。
上記のことは、図１に関して説明されるように、また、上記で図２および３に関して述べられる１つまたは複数の態様と組み合わせて、実行されることができる、ということが理解されるであろう。例えば、アレイ４０４中における各アンテナについてのレシーバチェーン出力を評価するとすぐに、キャリブレーションコンポーネント４０２は、アンテナアレイ４０４中における第１のアンテナからの送信される信号のコピーまたは送信信号を取り出すように、サンプリングコンポーネント４０６に指示することができ、また、キャリブレーションコンポーネント４０２は、第１のアンテナの受信するチェーンの端部における信号出力と比較するために、アレイ４０４中における第１のアンテナの受信するチェーン出力に対してそのコピーを供給することができる。同様にして、キャリブレーションコンポーネント４０２は、比較するために、アレイ４０４中における第２のアンテナの受信するチェーンに対して第１のアンテナから送信された信号のコピーを供給することができ、以下同様である。
図５は、様々な態様に従って利得ミスマッチエラーについてのアンテナアレイのキャリブレーションおよび補償を容易にするシステム５００の説明図である。本システム５００は、図４に関して上記に詳述されるように、アンテナアレイ５０４およびサンプリングコンポーネント５０６に動作可能なように結合された、キャリブレーションコンポーネント５０２を備える。キャリブレーションコンポーネント５０２はミスマッチ推定コンポーネント５０８を備え、それは、モデルレシーバチェーン出力信号、および／または、サンプリングコンポーネント５０６とキャリブレーションコンポーネント５０４とによって供給されるレシーバチェーン出力信号と送信信号のコピーとの間の比較、を解析する。キャリブレーションコンポーネント５０２は、ミスマッチ推定コンポーネント５０８によって推定されるレシーブチェーンミスマッチを利用して、アレイ５０４中における各アンテナをキャリブレーションすることができ、このミスマッチ推定コンポーネントは、アレイ５０４中におけるＮ個のアンテナについての乗法ミスマッチ利得(multiplicative mismatch gains)αｎ、ｎ＝１、...、Ｎ、を決定することができる。これらのミスマッチ推定値を仮定すると、それらは、次のようにキャリブレーションコンポーネント５０２によって補償されることができる。
Figure 0004801141
同様に、図１に関して説明されるように、各アンテナのトランスミットチェーンに起因した送信アンテナチャネルに対するミスマッチは、次式のようにミスマッチ推定コンポーネント５０８によってモデル化されることができる。
Figure 0004801141
トランスミットチェーンミスマッチに対してアレイをキャリブレーションすることは、乗法ミスマッチ利得βｎ、ｎ＝１、...、Ｎを推定することを備えることができる。これらのミスマッチ推定値を仮定すると、キャリブレーションコンポーネント５０２は、次のようにアンテナｎからの送信信号を事前に乗算することによりミスマッチについて補償することができる。
Figure 0004801141
アレイ５０４を微調整し、キャリブレーションプロセスを完了するために、キャリブレーションコンポーネント５０２は、どのプロシージャがシステム設計の目的に最も適しているかに応じて、かつ／または特定のアンテナアレイに対して適用することができる他の任意の制約条件などに従って、上記の図２および／または図３に関して詳述されるプロシージャを使用することができる。
図６は、１つまたは複数の態様に従って無線通信環境においてＮ個のアンテナのアレイをキャリブレーションすることを容易にするシステム６００の説明図である。本システム６００は、アンテナアレイ６０４およびサンプリングコンポーネント６０６に動作可能なように結合されたキャリブレーションコンポーネント６０２を、備える。キャリブレーションコンポーネント６０２は、アレイ６０４中におけるアンテナごとに、またアレイ６０４中における１つまたは複数のアンテナからの送信信号のコピーと比較するために、レシーバチェーン出力信号をモデル化し操作することができる。キャリブレーションコンポーネント６０２はミスマッチ推定器６０８をさらに備え、ミスマッチ推定器６０８は、関連した利得ミスマッチ推定値を決定するためにレシーバチェーン出力信号をトランスミッタチェーン出力信号のコピーと比較する、そしてこれは、これまでの図(preceding figures)に関して説明されたように、アレイ６０４をキャリブレーションするために使用されることができる。
システム６００はメモリ６１０をさらに備えることができ、メモリ６１０は、キャリブレーションコンポーネント６０２に動作可能なように結合され、アレイキャリブレーション、出力信号表現／コピーおよび／または比較情報、関連するミスマッチ推定データ、キャリブレーションデータなどに関連した情報と、キャリブレーションするアンテナアレイ６０４に関連した任意の他の適切な情報とを記憶する。プロセッサ６１２は、信号モデリング、ミスマッチ推定、アンテナキャリブレーションなどに関連した情報の解析を容易にするために、キャリブレーションコンポーネント６０２（および／またはメモリ６１０）に動作可能に接続されることができる。プロセッサ６１２は、キャリブレーションコンポーネント６０２によって受け取られる情報を解析することおよび／または生成することに専用化されたプロセッサ、システム６００の１つまたは複数のコンポーネントを制御するプロセッサ、および／または、キャリブレーションコンポーネント６０２によって受け取られる情報の解析と生成の両方を行い、システム６００の１つまたは複数のコンポーネントを制御するプロセッサであり得る、ということが理解されるべきである。
システム６００が、ここにおいて説明されるように、アンテナキャリブレーションおよび／またはミスマッチ補償を達成するために、記憶されたプロトコルおよび／またはアルゴリズムを使用することができるように、メモリ６１０はさらに、信号コピーおよびモデル／表現、ミスマッチ推定値、などを生成することに関連するプロトコルを記憶することができる。ここにおいて説明されるデータストア（例えば、メモリ）コンポーネントは、揮発性メモリまたは不揮発性メモリであり得るし、あるいは揮発性と不揮発性の両方のメモリを含むことができる、ということが理解されるであろう。例として、限定するものではないが、不揮発性メモリは、読取り専用メモリ(read only memory)（ＲＯＭ）、プログラマブルＲＯＭ（programmable ROM）（ＰＲＯＭ）、電気的プログラマブルＲＯＭ(electrically programmable ROM)（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能ＲＯＭ(electrically erasable ROM)（ＥＥＰＲＯＭ）、またはフラッシュメモリを含むことができる。揮発性メモリは、ランダムアクセスメモリ(random access memory)（ＲＡＭ）を含むことができ、これは外部キャッシュメモリとしての役割を果たす。例として、限定するものではないが、ＲＡＭは、シンクロナスＲＡＭ(synchronous RAM)（ＳＲＡＭ）、ダイナミックＲＡＭ(dynamic RAM)（ＤＲＡＭ）、シンクロナスＤＲＡＭ(synchronous DRAM)（ＳＤＲＡＭ）、ダブルデータレートＳＤＲＡＭ(double data rate SDRAM)（ＤＤＲ ＳＤＲＡＭ）、拡張ＳＤＲＡＭ(enhanced SDRAM)（ＥＳＤＲＡＭ）、シンクリンクＤＲＡＭ(Synchlink DRAM)（ＳＬＤＲＡＭ）、ダイレクトラムバスＲＡＭ(direct Rambus RAM)（ＤＲＲＡＭ）など多数の形態で使用可能である。主題のシステムおよび方法のメモリ６１０は、それだけに限定されることなく、これらおよび他の適切な任意のタイプのメモリを備えるように意図される。
図７は、１つまたは複数の態様に従って無線通信環境におけるアンテナアレイキャリブレーションを容易にするシステム７００の説明図である。システム７００はキャリブレーションコンポーネント７０２を備えることができ、キャリブレーションコンポーネント７０２は、アンテナアレイ７０４とサンプリングコンポーネント７０６に動作可能なように結合されており、それらのおのおのは、さらに、他と動作可能なように関連づけられる。キャリブレーションコンポーネント７０２は、アレイ６０４中における１つまたは複数のアンテナからの送信される信号コピーと比較するために、アレイ７０４中におけるアンテナごとに、レシーバチェーン出力信号のモデルを生成し、レシーバチェーン出力信号を操作することができる。キャリブレーションコンポーネント７０２は、ミスマッチ推定器７０８を備えており、ミスマッチ推定器７０８は、関連した利得ミスマッチ推定値を決定するためにレシーバチェーン出力信号をトランスミッタチェーン出力信号コピーと比較する、そしてこれは、これまでの図に関して説明されたように、アレイ７０４をキャリブレーションするために同様に使用されることができる。
システム７００は、図６に関して上記に詳述されたように、メモリ７１０とプロセッサ７１２とをさらに備えることができる。さらに、ＡＩコンポーネント７１４は、キャリブレーションコンポーネント７０２に動作可能なように関連づけられることができ、アレイキャリブレーション、ミスマッチ推定、信号モデリングなどに関して推論することができる。ここで使用されるように、用語「推測する(infer)」または「推論する(inference)」ことは、一般に、イベントおよび／またはデータを経由して取り込まれる(captured)ような１組の観察から、システム、環境、および／またはユーザの状態について推論するプロセス、またはそれらの状態を推測するプロセスを意味する。推論は、特定のコンテキストまたはアクションを識別するために使用されることができ、例えば状態についての確率分布(probability distribution)を生成することができる。推論は、確率論的(probabilistic)であり得て、すなわちデータおよびイベントの考察に基づいた関心のある状態についての確率分布の計算とすることができる。推論はまた、１組のイベントおよび／またはデータから、より高レベルのイベントを構成するために使用される技法を意味することもできる。そのような推論は、それらのイベントが、時間的に近接して相関づけられても相関づけられなくても、またそれらのイベントおよびデータが、１つまたは複数のイベントおよびデータのソースに由来していようと、１組の観察されたイベントおよび／または記憶されたイベントデータから新しいイベントまたはアクションの構築をもたらす。
一例によれば、ＡＩコンポーネント７１４は、例えば送信／受信スケジュール、処理制約条件、リソース使用可能性などに少なくとも部分的に基づいて適切なキャリブレーション技法、および／またはそのような技法を使用する方法を推測することができる。この例によれば、アレイ中における特定のアンテナは、着信緊急信号、高い通信トラフィックなどに起因してあり得るように、アンテナのレシーブチェーンが、非アクティブであるかもしれない期間中に、信号を受信していること（例えば、トランスミットチェーンからの信号のコピーを受信することなど）が決定され得る。ＡＩコンポーネント７１４は、プロセッサ７１２および／またはメモリ７１０と共に、特定のアンテナのレシーブチェーンが占有されていることを決定することができ、キャリブレーション技法が、一時停止させられる可能性があり、アンテナが通過され、後の評価について予定される可能性があることなどを推測することができる。そのような場合には、ＡＩコンポーネント７１４は、伝送コストを軽減し、通信効率を高めることが可能な最も効率的な方法でアンテナアレイキャリブレーションを容易にすることができる。別の例によれば、ＡＩコンポーネント７１４は、自動利得制御がアンテナアレイ中において利用されるときなどにキャリブレーション技法が様々な利得レベルで反復され得ることを推測することができる。前述の例は、例示的な性質のものであり、ＡＩコンポーネント７１４によって行われ得る推論の範囲、あるいはＡＩコンポーネント７１４がそのような推論を行う方法を限定するようには意図されないことが理解されるであろう。
図８〜１２を参照すると、補足的なシステムリソース割当てを生成することに関連した方法が図示されている。例えば、方法は、ＴＤＭＡ環境、ＯＦＤＭ環境、ＯＦＤＭＡ環境、ＣＤＭＡ環境、または他の適切な任意の無線環境中におけるアンテナアレイキャリブレーションに関連する可能性がある。説明を簡単にするために、本方法は、一連の動作として示され説明されるが、１つまたは複数の実施形態に従ういくつかの動作は、ここにおいて示され説明される順序とは異なる順序で、かつ／または他の動作と同時に発生することもあり得るので、本方法は動作の順序によって限定されないということが理解され認識されるべきである。例えば、当業者は、方法が、代わりに、状態図におけるように、一連の相互に関連した状態またはイベントとして表されることができることを理解し認識するであろう。さらに、必ずしもすべての図示された動作が、１つまたは複数の実施形態に従って一方法をインプリメントするために必要とされるものとは限らないこともある。
図８は、アンテナアレイのキャリブレーションを容易にするためにアンテナアレイにまたがって、かつ／またはその中における個々のアンテナにまたがって利得ミスマッチを決定するための方法８００を示している。８０２において、利得ミスマッチαｎおよびβｎは、第１のアンテナについてのトランスミットチェーンの出力からの送信される信号のコピーまたは送信信号を第１のアンテナに関連するレシーバチェーン出力信号と比較することにより、評価されることができる。次いで送信信号のコピーは、その間の利得ミスマッチを決定するために第２のアンテナについてのレシーバチェーン出力信号と比較されることができる。複数の反復が、全体アレイについての測定値を収集するために８０４において実行されることができる。例えば、第２のアンテナトランスミットチェーンから送信される信号のコピーは、その間のミスマッチ利得を決定するために第３のアンテナのレシーバチェーンに対して供給されることができ、以下すべてのアンテナについての利得ミスマッチが収集されるまで同様である。８０６において、アンテナアレイは、これまでの図に関して説明されたプロトコルに従って、キャリブレーションされることができる。
例えば、図２に関して述べられるキャリブレーション技法は、それぞれの送信信号のコピーが、利得ミスマッチを決定するためにアレイ中における連続した隣接するアンテナのレシーバチェーンに対して供給されるように、アンテナキャリブレーションを達成するために方法８００と組み合わせて使用されることができる。さらに、かつ／または、代わりに、図３のキャリブレーション技法は、第１のアンテナの送信信号のコピーが、αｎを決定するために、アレイ中における他のすべてのアンテナのレシーバチェーンに対して供給され、他のすべてのアンテナの送信信号のコピーが、βｎを決定するために、第１のアンテナのレシーバチェーンに対して供給されるように、アンテナキャリブレーションを容易にするために方法８００と組み合わせて使用されることができる。
図９は、１つまたは複数の実施形態に従ってミスマッチエラーを表すための方法９００の説明図である。９０２において、レシーバチェーン入力信号（例えば、アンテナによって受信されている信号）は、式（２）に関して記述されるように、解析されモデル化されることができる。
ｘｎ（ｔ）＝Ｒｅ｛ｓ（ｔ）・ｅｊ（ω＋Ω）ｔ｝ （２）
９０４において、入力信号は、ベースバンドへとダウンコンバートされることができ、レシーバチェーンについての出力信号は、式（３）で記述されるように表されることができる。
Figure 0004801141
乗法ミスマッチ利得αｎおよびβｎは、アンテナについてのそれぞれレシーブチェーンおよびトランスミットチェーンに起因して、式（４）および（６）に関して記述されるように、９０６において推定されることができる。
Figure 0004801141
Figure 0004801141
９０８において、信号は、式（５）および（７）に関して説明されるように事前に乗算されることができる。
Figure 0004801141
Figure 0004801141
最後に、９１０において、アンテナアレイは、レシーブチェーンミスマッチ推定値およびトランスミットチェーンミスマッチ推定値に対してキャリブレーションされることができる。アンテナアレイのキャリブレーションは、図２および３に関して説明されるキャリブレーション技法のうちの１つを利用して実行されることができ、これらについては以下でさらに詳述される。
図１０は、ここにおいて述べられる様々な態様に従ってアンテナアレイをキャリブレーションするための方法１０００を示している。１００２において、第１のアンテナ、アンテナｎのトランスミットチェーンから送信される信号のコピーは、レシーバチェーンが信号を受信していない時に（例えば、送信中に）アンテナｎのレシーバチェーンに対して供給されることができる。１００４において、アンテナｎについてのレシーバチェーン出力信号は、全体的利得ミスマッチＡｎを決定するために送信信号のコピーと比較されることができる。１００６において、１００２および１００４の動作は、Ｎ個の測定値の全部（例えば、アレイ中におけるＮ個のアンテナのおのおのについて１個の測定値）を収集するために、アレイ中における他のすべてのアンテナ、１からｎ−１について反復されることができる。
その後、または動作１００２〜１００６と同時に、１００８においてアンテナｎからの送信信号のコピーは、アンテナｎ−１のレシーブチェーンに対して供給されることができる。１０１０において、アンテナｎ−１についてのレシーブチェーン出力は、全体的ミスマッチＢｎを決定するためにアンテナｎの送信信号のコピーと比較されることができる。１０１２において、動作１００８および１０１０は、Ｎ−１個の測定値を収集するためにアレイ中における他のすべてのアンテナ、１からｎ−１について反復されることができる。
１０１４において、レシーブチェーン、αｎと、トランスミットチェーン、βｎに起因した利得ミスマッチの推定値は、
Figure 0004801141
および
Figure 0004801141
となるように、ＡｎのＮ個の測定値と、ＢｎのＮ−１個の測定値に基づいて生成されることができる。
図１１は、以上の図３に関して説明される技法に類似した技法を利用してアンテナアレイをキャリブレーションするための方法１１００の説明図である。１１０２において、送信中に、またはアレイ中におけるアンテナのレシーブチェーンが受信していない時に、アンテナｎのトランスミットチェーンからの送信信号のコピーは、アレイ中におけるすべてのアンテナ、１からｎのレシーブチェーンに対して供給されることができる。１１０４において、アンテナｎからの送信信号のコピーは、全体的ミスマッチＡｎを決定するためにそれぞれのアンテナ１からｎの個々のレシーブチェーンからの出力信号と比較されることができる。１１０６において、動作１１０２および１１０４は、ＡｎのＮ個の測定値を取得するために反復されることができる（例えば、動作１１０２および１１０４は、アレイ中におけるアンテナごとに反復されることができる）。
その後に、または同時に、またレシーブチェーンが受信していない間に、１１０８においてアンテナ１からｎからのすべての送信信号のコピーは、アンテナ１のレシーブチェーンに対して供給されることができる。１１１０において、アンテナ１のレシーブチェーン出力信号は、全体的ミスマッチＢｎを決定するためにすべての送信信号のコピーと比較されることができる。１１１２において、動作１１０８および１１１０は、ＢｎのＮ個の測定値を収集するためにアンテナごとに反復されることができる。
１１１４において、ＡｎのＮ個の測定値とＢｎのＮ個の測定値を仮定すると、レシーブチェーンミスマッチαｎと、トランスミットチェーンミスマッチβｎは、
Figure 0004801141
および
Figure 0004801141
となるように、推定されることができる。
図１２は、自動利得制御が使用されるときに、アンテナアレイをキャリブレーションするための方法１２００を示している。１２０２で、ＡｎおよびＢｎは、現行の利得レベルにおいて図２、３、１０、および／または１１の方法を使用して決定されることができる。１２０４で、動作１２０２は、適切な数の測定値（例えば、使用される技法に応じてＡｎのＮ個の測定値、ＢｎのＮ個またはＮ−１個の測定値）を収集するために反復されることができる。１２０６で、アンテナアレイは、これまでの図に関して説明されたように、また現行の利得レベルにおいて１２０４で取得される測定値に従って、キャリブレーションされることができる。１２０８で、自動利得制御（ＡＧＣ）がアンテナアレイ中において使用されるかどうかに関する決定が、行われることができる。もし１２０８での決定が、ＡＧＣが使用されないことを示す場合は、次いで方法１２００は終了できる。
しかしながら、もし１２０８における決定が、ＡＧＣがアンテナアレイ中においてアクティブであることを示す場合には、次いで１２１０で、キャリブレーションプロシージャは、複数の利得レベルで反復されることができる。例えば、１２１０で、アレイについての利得レベルが調整されることができ、本方法は、さらなる反復のために１２０２へと戻ることができる。さらに、方法１２００は、測定および／またはキャリブレーションが、ＡＧＣ技法と組み合わせて利用されるあらゆる利得レベルにおいて生起するまで反復されることができる。そのような利得が将来において再び使用されるときには、それぞれの利得に関連した記憶されるキャリブレーションモデルが、使用されることができる。
図１３は、例示の無線通信システム１３００を示している。無線通信システム１３００は、簡単にするために１つの基地局と１つの端末とを示している。しかしながら、システムは、複数の基地局および／または複数の端末を含むことができ、追加の基地局および／または端末は、以下で説明される例示の基地局および端末について、実質的に同様であり、あるいは異なったものとすることができる。さらに、基地局および／または端末は、それらの間の無線通信を容易にするために、ここにおいて説明されるシステム（図１〜７）および／または方法（図８〜１２）を使用することができる、ということが理解されるべきである。
次に図１３を参照すると、ダウンリンク上でアクセスポイント１３０５において、送信（ＴＸ）データプロセッサ１３１０は、トラフィックデータを受け取り、フォーマットし、符号化し、インターリーブし、変調し（またはシンボルマッピングし）、変調シンボル（「データシンボル」）を供給する。シンボルモジュレータ１３１５は、データシンボルおよびパイロットシンボルを受け取り処理し、シンボルのストリームを供給する。シンボル変調器１３２０は、適切なサブバンド上でデータシンボルおよびパイロットシンボルを多重化し、未使用のサブバンドごとにゼロの信号値を提供し、シンボル期間ごとにＮ個のサブバンドについてのＮ個の送信シンボルの組を取得する。各送信シンボルは、データシンボル、パイロットシンボル、またはゼロの信号値とすることができる。パイロットシンボルは、各シンボル期間中に絶えず送信されることができる。パイロットシンボルは、時分割多重化されたもの(time division multiplexed)（ＴＤＭ）、周波数分割多重化されたもの(frequency division multiplexed)（ＦＤＭ）、直交周波数分割多重化されたもの(orthogonal frequency division multiplexed)（ＯＦＤＭ）、符号分割多重化されたもの(code division multiplexed)（ＣＤＭ）などとすることができることが、理解されるであろう。シンボル変調器１３２０は、Ｎ個の時間ドメインチップを含む「変換された」シンボルを取得するためにＮ−ポイントＩＦＦＴを使用して、Ｎ個の送信シンボルの各組を時間ドメインに変換することができる。シンボル変調器１３２０は、一般的に対応するシンボルを取得するために変換された各シンボルの一部分を反復することができる。その反復される部分は、巡回プレフィックスとして知られており、無線チャネル中における遅延スプレッド(delay spread)を抑制するために使用される。
トランスミッタユニット(transmitter unit)（ＴＭＴＲ）１３２０は、シンボルのストリームを受け取り、１つまたは複数のアナログ信号へと変換し、さらに無線チャネル上での伝送に適したダウンリンク信号を生成するためにアナログ信号を条件づける（例えば、増幅し、フィルタをかけ、周波数アップコンバートする）。次いで、ダウンリンク信号は、アンテナ１３２５を介して端末へと送信される。端末１３３０において、アンテナ１３３５は、ダウンリンク信号を受信し、受信信号をレシーバユニット(receiver unit)（ＲＣＶＲ）１３４０に対して供給する。レシーバユニット１３４０は、受信信号を条件づけ（例えば、フィルタをかけ、増幅し、周波数ダウンコンバートし）、サンプルを取得するために条件づけられた信号をデジタル化する。シンボル復調器１３４５は、各シンボルの後に追加された巡回プレフィックスを除去し、Ｎ−ポイントＦＦＴを使用して各受信され変換されたシンボルを周波数ドメインへと変換し、シンボル期間ごとにＮ個のサブバンドについてＮ個の受信シンボルを取得し、チャネル推定のために受信パイロットシンボルをプロセッサ１３５０へと供給する。シンボル復調器１３４５は、さらにプロセッサ１３５０からダウンリンクについての周波数応答推定値を受け取り、データシンボル推定値（これは、送信されるデータシンボルの推定値である）を取得するために受信されたデータシンボルに対するデータ復調を実行し、データシンボル推定値をＲＸデータプロセッサ１３５５に対して供給し、このＲＸデータプロセッサは、送信されるトラフィックデータを回復するためにデータシンボル推定値を復調し（例えば、シンボル逆マッピングを行い）、デインターリーブし、復号化する。シンボル復調器１３４５とＲＸデータプロセッサ１３５５による処理は、アクセスポイント１３００における、それぞれシンボル変調器１３１５とＴＸデータプロセッサ１３１０による処理に対して相補的である。
アップリンク上で、ＴＸデータプロセッサ１３６０は、トラフィックデータを処理し、データシンボルを供給する。シンボル変調器１３６５は、パイロットシンボルを伴うデータシンボルを受け取り多重化し、変調を実行し、シンボルのストリームを供給する。パイロットシンボルは、パイロット伝送のために端末１３３０に割り当てられているサブバンド上で伝送されることができ、ここで、アップリンクについてのパイロットサブバンドの数は、ダウンリンクについてのパイロットサブバンドの数と同じでもよく、あるいはそれとは異なっていてもよい。次いでトランスミッタユニット１３７０は、アップリンク信号を生成するためにシンボルのストリームを受け取り、処理し、このアップリンク信号は、アンテナ１３３５によってアクセスポイント１３１０に対して送信される。
アクセスポイント１３１０において、端末１３３０からのアップリンク信号は、アンテナ１３２５によって受信され、サンプルを取得するためにレシーバユニット１３７５によって処理される。次いでシンボル復調器１３８０は、サンプルを処理し、アップリンクについての受信パイロットシンボルとデータシンボル推定値を供給する。ＲＸデータプロセッサ１３８５は、端末１３３５によって送信されたトラフィックデータを回復するためにデータシンボル推定値を処理する。プロセッサ１３９０は、アップリンク上で送信するアクティブな端末ごとにチャネル推定を実行する。複数の端末は、それらのそれぞれ割り当てられた組のパイロットサブバンド上で、アップリンクでパイロットを同時に送信することができ、ここでは、パイロットサブバンドの組はインターレースされることができる。
プロセッサ１３９０および１３５０は、それぞれアクセスポイント１３１０および端末１３３５においてオペレーションを指示する（例えば、制御する、調整する、管理する、等）。それぞれのプロセッサ１３９０および１３５０は、プログラムコードおよびデータを記憶するメモリユニット（図示されず）に関連づけられることができる。プロセッサ１３９０および１３５０はまた、それぞれアップリンクおよびダウンリンクについての周波数およびインパルスの応答推定値を導き出すために、計算を実行することもできる。
多元接続システム（例えば、周波数分割多元接続(frequency division multiple-access)（ＦＤＭＡ）システム、直交周波数分割多元接続(orthogonal frequency division multiple-access)（ＯＦＤＭＡ）システム、符号分割多元接続(code division multiple-access)（ＣＤＭＡ）システム、時分割多元接続(time division multiple-access)（ＴＤＭＡ）システムなど）の場合、複数の端末は、アップリンク上で同時に送信することができる。そのようなシステムでは、パイロットサブバンドは、異なる端末間で共用されてもよい。チャネル推定技法は、端末ごとのパイロットサブバンドが、全体の動作帯域（おそらく帯域エッジを除く）に及ぶ場合に使用されることができる。そのようなパイロットサブバンド構成は、端末ごとの周波数ダイバーシティを得るために望ましいことになる。ここにおいて説明される技法は、様々な手段によってインプリメントされることができる。例えば、これらの技法は、ハードウェア、ソフトウェア、またはそれらの組合せの形でインプリメントされることができる。ハードウェアインプリメンテーションでは、チャネル推定のために使用される処理ユニットは、ここにおいて説明される機能を実行するように設計された１つまたは複数の特定用途向け集積回路(application specific integrated circuit)（ＡＳＩＣ）、デジタル信号処理プロセッサ(digital signal processor)（ＤＳＰ）、デジタル信号処理デバイス(digital signal processing device)（ＤＳＰＤ）、プログラマブルロジックデバイス(programmable logic device)（ＰＬＤ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ(field programmable gate array)（ＦＰＧＡ）、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、他の電子ユニット、あるいはそれらの組合せの内部にインプリメントされることができる。ソフトウェアでは、インプリメンテーションは、ここにおいて説明される機能を実行するモジュール（例えば、プロシージャ、ファンク
ションなど）を介したものとすることができる。ソフトウェアコードは、メモリユニットに記憶され、プロセッサ１３９０および１３５０によって実行されることができる。
上記で説明されたものは、１つまたは複数の実施形態の例を含んでいる。前述の実施形態を説明する目的のためにコンポーネントまたは方法の、考え得るあらゆる組合せを説明することは、もちろん可能ではないが、当業者は、様々な実施形態のさらなる多数の組合せおよび置換が可能であることを認識することができる。したがって、説明される実施形態は、添付の特許請求の範囲の精神および範囲内に含まれるそのようなすべての変更、修正および変形を包含するように意図されている。さらに、用語「含む(includes)」が詳細な説明または特許請求の範囲において使用される範囲内において、そのような用語は、「備える(comprising)」が請求項においてトランジショナルワード(transitional word)として使用されるときに解釈されように、用語「備える(comprising)」と同様な方法で包含的(inclusive)であるように意図されている。
以下に、本願発明の当初の［特許請求の範囲］に記載された発明を付記する。
［１］
無線ネットワーク中においてアンテナアレイをキャリブレーションする方法であって、
出力送信信号のコピーを、第１のアンテナのトランスミットチェーンから前記第１のアンテナのレシーブチェーンへ供給することと；
前記出力送信信号の前記コピーを出力レシーブチェーン信号と比較することと、第１の全体的利得ミスマッチ測定値、Ａ ｎ を決定することと；
を備える方法。
［２］
ｎが整数である場合に、Ａ ｎ のｎ個の測定値を収集するために前記アレイ中におけるｎ個のアンテナについての比較を反復すること、をさらに備える［１］に記載の方法。
［３］
前記出力送信信号の前記コピーを、前記第１のアンテナから第２のアンテナのレシーブチェーンへ供給することと；
前記出力送信信号の前記コピーを前記第２のアンテナの出力レシーブチェーン信号と比較することと、第２の全体的利得ミスマッチ測定値、Ｂ ｎ を決定することと；
をさらに備える［２］に記載の方法。
［４］
ｎが整数である場合に、Ｂ ｎ のｎ−１個の測定値を収集するために前記アレイ中におけるｎ−１個のアンテナについて反復すること、をさらに備える［３］に記載の方法。
［５］
Ａ ｎ の前記ｎ個の測定値とＢ ｎ の前記ｎ−１個の測定値とに少なくとも部分的に基づいてレシーバチェーンミスマッチとトランスミットチェーンミスマッチを決定すること、をさらに備える［４］に記載の方法。
［６］
前記無線ネットワーク中において信号を送信し受信するために時間ドメイン二重化プロトコルを使用すること、をさらに備える［１］に記載の方法。
［７］
前記レシーブチェーンが休止状態である期間中に比較のために前記送信信号の前記コピーを前記レシーブチェーンに対して供給すること、をさらに備える［６］に記載の方法。
［８］
前記第１のアンテナが送信している期間中に比較のために前記送信信号の前記コピーを前記レシーブチェーンに対して供給すること、をさらに備える［６］に記載の方法。
［９］
コピーを供給することは、複数の信号のコピーを供給することを備え、また、前記コピーを比較することは、前記コピーのおのおのを比較することと、前記第１の全体的利得ミスマッチ測定値を前記複数のコピーについての前記ミスマッチ測定値の平均であると決定することと、を備える、［１］に記載の方法。
［１０］
前記複数の信号は、異なる期間に送信される信号に対応する、［９］に記載の方法。
［１１］
無線ネットワーク中においてアンテナアレイをキャリブレーションする方法であって、
第１のアンテナのトランスミットチェーンから前記アレイ中におけるすべてのアンテナのレシーブチェーンへと出力送信信号を供給することと；
前記出力送信信号を前記アレイ中における各アンテナにおける出力レシーブチェーン信号と比較することと、第１の全体的利得ミスマッチ測定値、Ａ ｎ を決定することと；
を備える方法。
［１２］
ｎが整数である場合に、Ａ ｎ のｎ個の測定値を収集するために前記アレイ中におけるアンテナごとに前記方法を反復すること、をさらに備える［１１］に記載の方法。
［１３］
前記アレイ中における各アンテナから前記第１のアンテナのレシーブチェーンへ出力送信信号のコピーを供給することと；
前記出力送信信号を前記第１のアンテナの出力レシーブチェーン信号と比較することと、第２の全体的利得ミスマッチ測定値、Ｂ ｎ を決定することと；
をさらに備える［１２］に記載の方法。
［１４］
ｎが整数である場合に、Ｂ ｎ のｎ個の測定値を収集するために前記アレイ中におけるアンテナごとに前記方法を反復すること、をさらに備える［１３］に記載の方法。
［１５］
Ａ ｎ の前記ｎ個の測定値とＢ ｎ の前記ｎ個の測定値とに少なくとも部分的に基づいてレシーブチェーンミスマッチとトランスミットチェーンミスマッチを決定すること、をさらに備える［１４］に記載の方法。
［１６］
前記無線ネットワーク中において信号を送信し受信するために時間ドメイン二重化プロトコルを使用すること、をさらに備える［１１］に記載の方法。
［１７］
前記レシーブチェーンが休止状態である期間中に比較のために前記送信信号を前記レシーブチェーンに対して供給すること、をさらに備える［１６］に記載の方法。
［１８］
記第１のアンテナが送信している期間中に比較のために前記送信信号を前記レシーブチェーンに対して供給することをさらに備える、［１６］に記載の方法。
［１９］
前記送信信号を供給することは、前記第１のトランスミッタチェーンから前記アレイ中におけるすべてのアンテナのレシーブチェーンへと複数の送信信号を供給することを備え、また、比較することは、前記アレイ中におけるすべてのアンテナの前記レシーブチェーンにおける前記送信信号のおのおのを比較することと、前記複数の送信信号についての前記ミスマッチ測定値の平均となるように前記第１の全体的利得ミスマッチ測定値を決定することと、を備える、［１１］に記載の方法。
［２０］
前記複数の送信信号は、異なる期間に送信される信号に対応する、［１９］に記載の方法。
［２１］
アンテナアレイをキャリブレーションすることを容易にする装置であって、
前記アレイ中におけるアンテナごとにレシーブチェーン出力信号を生成するキャリブレーションコンポーネントと、
前記アレイ中におけるアンテナについてのトランスミットチェーン出力信号のコピーを生成するサンプリングコンポーネントと、
前記アレイ中におけるアンテナのトランスミットチェーンと前記アレイ中におけるアンテナのレシーブチェーンとに起因する利得ミスマッチを決定するミスマッチ推定コンポーネントと、
を備える装置。
［２２］
前記キャリブレーションコンポーネントは、第１のアンテナのトランスミットチェーン出力のコピーを前記第１のアンテナのレシーブチェーンに対して供給する、［２１］に記載の装置。
［２３］
前記キャリブレーションコンポーネントは、ミスマッチ測定値Ａ ｎ を決定するために、前記第１のアンテナの前記トランスミットチェーン出力の前記コピーを前記第１のアンテナについての前記レシーブチェーン出力信号と比較する、［２２］に記載の装置。
［２４］
前記キャリブレーションコンポーネントは、ｎが前記アレイ中におけるアンテナの数である場合に、Ａ ｎ のｎ個の測定値を取得するために前記アレイ中におけるアンテナごとにトランスミットチェーン出力信号のレシーブチェーン出力信号との前記比較の反復を実行する、［２３］に記載の装置。
［２５］
前記キャリブレーションコンポーネントは、ミスマッチ測定値Ｂ ｎ を決定するために、前記第１のアンテナのトランスミットチェーン出力信号の前記コピーを前記アレイ中における次のアンテナのレシーブチェーンに対して供給し、比較を実行する、［２４］に記載の装置。
［２６］
前記キャリブレーションコンポーネントは、ｎが前記アレイ中におけるアンテナの数である場合に、Ｂ ｎ のｎ−１個の測定値を取得するために、前記アレイ中におけるアンテナごとに前記第１のアンテナのトランスミットチェーン出力信号の前記次のアンテナのレシーブチェーン出力信号との前記比較の反復を実行する、［２５］に記載の装置。
［２７］
前記ミスマッチ推定コンポーネントは、Ａ ｎ の前記ｎ個の測定値とＢ ｎ の前記ｎ−１個の測定値とに少なくとも部分的に基づいて前記アンテナアレイにまたがるレシーブチェーンに起因した利得ミスマッチを推定する、［２６］に記載の装置。
［２８］
前記ミスマッチ推定コンポーネントは、Ａ ｎ の前記ｎ個の測定値とＢ ｎ の前記ｎ−１個の測定値とに少なくとも部分的に基づいて前記アンテナアレイにまたがるトランスミットチェーンに起因した利得ミスマッチを推定する、［２７］に記載の装置。
［２９］
前記アレイをキャリブレーションするために、前記アレイ中における１つまたは複数のアンテナの前記トランスミットチェーン出力信号が、前記アンテナアレイ中における前記レシーバチェーンと前記トランスミットチェーンの少なくとも一方に起因した利得ミスマッチについて補償するために事前に乗算される乗数を、前記キャリブレーションコンポーネントが生成する、［２８］に記載の装置。
［３０］
前記キャリブレーションコンポーネントは、アンテナごとに、ｎが前記アレイ中におけるアンテナの数である場合に、ｎ個の利得ミスマッチ測定値Ａ ｎ を取得するために、前記サンプリングコンポーネントによって生成される与えられたアンテナのトランスミットチェーン出力信号のコピーを前記アレイ中におけるあらゆるアンテナの前記レシーブチェーンに対して供給し、前記アレイ中におけるあらゆるアンテナについてのレシーブチェーン出力信号を前記トランスミットチェーン出力信号のコピーと比較する、［２１］に記載の装置。
［３１］
前記キャリブレーションコンポーネントは、アンテナごとに、ｎが前記アレイ中におけるアンテナの数である場合に、ｎ個の利得ミスマッチ測定値Ｂ ｎ を取得するために、トランスミットチェーン出力信号のコピーを前記アレイ中におけるあらゆるアンテナから前記与えられたアンテナの前記レシーブチェーンへと供給し、前記トランスミットチェーン出力信号の前記コピーを前記与えられたアンテナのレシーブチェーン出力信号と比較する、［３０］に記載の装置。
［３２］
前記ミスマッチ推定コンポーネントは、Ａ ｎ の前記ｎ個の測定値とＢ ｎ の前記ｎ個の測定値とに少なくとも部分的に基づいて前記アンテナアレイにまたがるトランスミットチェーンに起因した利得ミスマッチを推定する、［３１］に記載の装置。
［３３］
前記アレイをキャリブレーションするために、前記アレイ中における１つまたは複数のアンテナの前記トランスミットチェーン出力信号が、前記アンテナアレイ中における前記レシーバチェーンと前記トランスミットチェーンの少なくとも一方に起因した利得ミスマッチについて補償するために事前に乗算される乗数を、前記キャリブレーションコンポーネントが生成する、［３２］に記載の装置。
［３４］
前記無線ネットワークは、時間ドメイン二重化通信プロトコルを使用する、［３１］に記載の装置。
［３５］
トランスミットチェーン出力信号とレシーブチェーン出力信号との比較は、送信期間中に実行される、［３４］に記載の装置。
［３６］
前記ミスマッチ推定コンポーネントは、複数のトランスミットチェーン出力信号上で利得ミスマッチを平均することにより利得ミスマッチを決定する、［２１］に記載の装置。
［３７］
無線ネットワーク中において、アンテナアレイをキャリブレーションすること、および利得ミスマッチを緩和すること、を容易にする装置であって、
前記アレイ中における各アンテナから送信されるトランスミットチェーン出力信号をコピーするための手段と、
複数の利得ミスマッチ測定値を取得するために各アンテナの前記トランスミットチェーン出力信号のコピーを前記アレイ中におけるあらゆるアンテナからのレシーブチェーン出力信号と比較するための手段と、
を備える装置。
［３８］
前記アレイ中におけるアンテナの前記トランスミットチェーンに起因した利得ミスマッチと、前記アレイ中における前記レシーブチェーンに起因した利得ミスマッチと、を推定するための手段、をさらに備える［３７］に記載の装置。
［３９］
前記アレイをキャリブレーションするために利得ミスマッチについて補償するための手段、をさらに備える［３８］に記載の装置。
［４０］
補償するための前記手段は、推定される利得ミスマッチをオフセットするために、送信信号が事前に乗算される乗数を生成する、［３９］に記載の装置。
［４１］
前記無線ネットワークは、時間分割二重化チャネル伝送技法を使用する、［３７］に記載の装置。
［４２］
アンテナアレイ中におけるアンテナから送信されるトランスミットチェーン出力信号を生成するための、そして、
複数の利得ミスマッチ測定値を取得するために各アンテナの前記トランスミットチェーン出力信号を前記アンテナからのレシーブチェーン出力信号と比較するための、
コンピュータ実行可能命令を、
記憶しているコンピュータ読取り可能媒体。
［４３］
前記複数の利得ミスマッチ測定値に少なくとも部分的に基づいて前記アレイ中におけるアンテナの前記レシーブチェーンに起因した利得ミスマッチを決定するための命令、をさらに備える［４２］に記載のコンピュータ読取り可能媒体。
［４４］
送信されるべき信号が調整されることができる事前乗数を生成することによって、レシーブチェーンの利得ミスマッチについて補償する、ための命令を、さらに備える［４３］に記載のコンピュータ読取り可能媒体。
［４５］
前記複数の利得ミスマッチ測定値に少なくとも部分的に基づいて前記アレイ中におけるアンテナの前記トランスミットチェーンに起因した利得ミスマッチを決定するための命令、をさらに備える［４２］に記載のコンピュータ読取り可能媒体。
［４６］
送信されるべき信号が調整されることができる事前乗数を生成することにより、トランスミットチェーンの利得ミスマッチについて補償する、ための命令、をさらに備える［４５］に記載のコンピュータ読取り可能媒体。
［４７］
前記レシーブチェーンが入力信号を受信していないときにトランスミットチェーン出力信号をレシーブチェーン出力信号と比較するための命令、をさらに備える［４２］に記載のコンピュータ読取り可能媒体。
ここにおいて説明される様々な態様による、レシーバチェーンおよびトランスミッタチェーンを備えるアンテナ構成を示す図である。 様々な実施形態による技法を利用してキャリブレーションされることができる、Ｎ個のアンテナを備えるアンテナアレイの説明図である。 ここにおいて説明される１つの態様に従ってキャリブレーションされることができる、Ｎ個のアンテナを備えるアンテナアレイの説明図である。 様々な態様に従って利得ミスマッチについて補償するためにアンテナアレイをキャリブレーションすることを容易にするシステムの説明図である。 様々な態様に従って利得ミスマッチエラーについてのアンテナアレイキャリブレーションと補償を容易にするシステムの説明図である。 １つまたは複数の態様に従って無線通信環境においてＮ個のアンテナのアレイをキャリブレーションすることを容易にするシステムの説明図である。 １つまたは複数の態様に従って無線通信環境におけるアンテナアレイキャリブレーションを容易にするシステムの説明図である。 アンテナアレイのキャリブレーションを容易にするためにアンテナアレイにまたがって、かつ／またはその中における個々のアンテナにまたがって利得ミスマッチを決定するための方法を示す図である。 １つまたは複数の実施形態に従ってミスマッチエラーを表すための方法の説明図である。 ここにおいて述べられる様々な態様に従ってアンテナアレイをキャリブレーションするための方法を示す図である。 アンテナアレイをキャリブレーションするための方法の説明図である。 自動利得制御が使用されるときに、アンテナアレイをキャリブレーションするための方法を示す図である。 ここにおいて説明される様々なシステムおよび方法と組み合わせて使用されることができる無線ネットワーク環境の説明図である。

Claims (36)

  1. 無線ネットワーク中においてＮ個のアンテナを備えるアンテナアレイをキャリブレーションする方法であって、
    ｎ番目のアンテナからの出力送信信号の第1のコピーを、（ｎ−１）番目のアンテナのレシーブチェーンへ供給することと、なお、ｎは、２以上であり、かつＮ以下の整数である；
    第１の全体的利得ミスマッチ測定値、Ｂ ｎ を決定するために、前記出力送信信号の前記第1のコピーを前記（ｎ−１）番目のアンテナの出力レシーブチェーン信号と比較することと；
    ｎが２からＮの場合について、Ｂ ｎ の（Ｎ−１）個の測定値を収集するために、前記アレイにおける（Ｎ−１）個のアンテナについて、前記第1のコピーを供給することと、前記第1のコピーを比較することとを、反復することと；
    Ｂ ｎ の前記（Ｎ−１）個の測定値に少なくとも一部基づいて、第１のチェーンミスマッチを決定することと；
    を備える方法。
  2. ｎ番目のアンテナの送信チェーンからの出力送信信号の第２のコピーを、ｎ番目のアンテナのレシーブチェーンへ供給することと、なお、ｎは、Ｎ以下のゼロでない整数である；
    第２の全体的利得ミスマッチ測定値、Ａ ｎ を決定するために、前記出力送信信号の前記第２のコピーを前記ｎ番目のアンテナの出力レシーブチェーン信号と比較することと；
    をさらに備える請求項１に記載の方法。
  3. ｎが１からＮの場合について、Ａ ｎ のＮ個の測定値を収集するために、前記アレイにおけるＮ個のアンテナについて、前記第２のコピーを供給することと、前記第２のコピーを比較することとを、反復すること、
    をさらに備える請求項２に記載の方法。
  4. Ａｎの前記Ｎ個の測定値に少なくとも一部基づいて、第２のチェーンミスマッチを決定すること、
    をさらに備える請求項３に記載の方法。
  5. 自動利得制御（ＡＧＣ）が前記アンテナアレイにおいて使用されていることを決定することと；
    ＡＧＣが使用されていることを決定する場合は、Ａｎの前記Ｎ個の測定値およびＢｎの前記（Ｎ−１）個の測定値を、それぞれの少なくとも２つの異種の利得レベルを使用して少なくとも２回収集することと；
    をさらに備える請求項３に記載の方法。
  6. 前記無線ネットワーク中において信号を送信し受信するために時間ドメイン二重化プロトコルを使用すること、をさらに備える請求項１に記載の方法。
  7. 前記ｎ番目のアンテナの前記レシーブチェーンが休止状態である期間中に比較のために前記送信信号の前記第２のコピーを前記ｎ番目のアンテナの前記レシーブチェーンに対して供給すること、をさらに備える請求項２に記載の方法。
  8. 前記第１のｎ番目のアンテナが送信している期間中に比較のために前記送信信号の前記第２のコピーを前記ｎ番目のアンテナの前記レシーブチェーンに対して供給すること、をさらに備える請求項２に記載の方法。
  9. 第１のコピーを前記供給することは、複数の信号のコピーを供給することを備え、また、前記第１のコピーを前記比較することは、前記複数の信号の前記コピーのおのおのを比較することと、前記第１の全体的利得ミスマッチ測定値を、前記複数の信号の前記コピーについてのミスマッチ測定値の平均であるように決定することと、を備える、請求項１に記載の方法。
  10. 前記複数の信号は、異なる期間に送信される信号に対応する、請求項９に記載の方法。
  11. 無線ネットワーク中においてＮ個のアンテナを備えるアンテナアレイをキャリブレーションする方法であって、
    ｎ番目のアンテナのトランスミットチェーンからの第１の出力送信信号のコピーを、前記アレイ中におけるすべてのアンテナのレシーブチェーンへ供給することと；
    前記第１の出力送信信号の前記コピーを前記アレイ中における各アンテナにおける出力レシーブチェーン信号と比較することと、第１の全体的利得ミスマッチ測定値、Ａｎを決定することと；
    ｎが１からＮの場合について、Ａ ｎ のＮ個の測定値を収集するために、前記アレイにおけるＮ個のアンテナそれぞれについて、前記コピーを供給することと、前記第1のコピーを比較することとを、反復することと；
    前記アレイにおけるＮ個のアンテナそれぞれからの第２の出力送信信号のコピーを、前記ｎ番目のアンテナのレシーブチェーンへ供給することと；
    前記第２の出力送信信号の前記コピーを前記ｎ番目のアンテナの出力レシーブチェーン信号と比較することと、そして、第２の全体的利得ミスマッチ測定値、Ｂ ｎ を決定することと；
    ｎが１からＮの場合について、Ｂ ｎ のＮ個の測定値を収集するために、前記アレイにおけるＮ個のアンテナそれぞれについて、前記コピーを供給することと、前記第コピーを比較することとを、反復することと；
    Ｂ ｎ の前記Ｎ個の測定値およびＡ ｎ の前記Ｎ個の測定値に少なくとも一部基づいて、レシーブチェーンミスマッチおよびトランスミットチェーンミスマッチを決定することと；
    を備える方法。
  12. 自動利得制御（ＡＧＣ）が前記アンテナアレイにおいて使用されているかどうかを決定することと；
    ＡＧＣが使用されていると決定する場合は、Ａｎの前記Ｎ個の測定値およびＢｎの前記Ｎ個の測定値を、それぞれの少なくとも２つの異種の利得レベルを使用して少なくとも２回収集することと；
    をさらに備える請求項１１に記載の方法。
  13. 前記無線ネットワーク中において信号を送信し受信するために時間ドメイン二重化プロトコルを使用すること、をさらに備える請求項１１に記載の方法。
  14. 前記レシーブチェーンが休止状態である期間中に、前記第１の出力送信信号の前記コピー、および前記第２の出力送信信号の前記コピーを前記レシーブチェーンに対して供給すること、をさらに備える請求項１３に記載の方法。
  15. 前記ｎ番目のアンテナが送信している期間中に比較のために前記出力送信信号の前記コピーを前記レシーブチェーンに対して供給することをさらに備える、請求項１３に記載の方法。
  16. 前記第１の出力送信信号のコピーを供給することは、前記ｎ番目のアンテナの前記トランスミッタチェーンからの複数の送信信号を、前記アレイ中におけるすべてのアンテナの前記レシーブチェーンへ供給することを備え、また、前記第１の出力送信信号の前記コピーを前記比較することは、前記アレイ中におけるすべてのアンテナの前記レシーブチェーンにおける前記送信信号のおのおのを比較することと、前記複数の送信信号についての前記ミスマッチ測定値の平均であるように前記第１の全体的利得ミスマッチ測定値を決定することと、を備える、請求項１１に記載の方法。
  17. 前記複数の送信信号は、異なる期間に送信される信号に対応する、請求項１６に記載の方法。
  18. 無線ネットワーク中において、Ｎ個のアンテナを備えるアンテナアレイをキャリブレーションすること、および利得ミスマッチを緩和することを、容易にする装置であって、
    前記アンテナアレイにおけるｎ番目のアンテナから出力送信信号の第１のコピーを取り出すサンプリングコンポーネントと；
    前記第１のコピーを前記アンテナアレイにおける（ｎ−１）番目のアンテナのレシーブチェーンに供給し、第１の全体的利得ミスマッチ測定値Ｂ ｎ を決定するために、前記第１のコピーを、前記（ｎ−１）番目のアンテナの出力レシーブチェーン信号と比較するキャリブレーションコンポーネントと、なお、ｎは、２以上であり、かつＮ以下の整数であり、前記キャリブレーションコンポーネントは、ｎが２からＮの場合について、Ｂ ｎ の（Ｎ−１）個の測定値を収集するために、前記アレイにおける（Ｎ−１）個のアンテナについて、前記ｎ番目のアンテナからの前記出力送信信号の前記第１のコピーを、前記（ｎ−１）番目のアンテナの前記レシーブチェーンに供給すること、および、前記第１のコピーを前記（ｎ−１）番目のアンテナの前記出力レシーブチェーンと比較することを、反復する；
    Ｂ ｎ の前記（Ｎ−１）個の測定値に少なくとも一部基づいて、第１の利得ミスマッチを決定するミスマッチ推定コンポーネントと；
    を備える装置。
  19. 前記キャリブレーションコンポーネントは、前記ｎ番目のアンテナのトランスミットチェーンからの出力送信信号の第２のコピーを前記ｎ番目のアンテナのレシーブチェーンに対して供給し、前記出力送信信号の前記第２のコピーと前記ｎ番目のアンテナの出力レシーブチェーン信号との比較を行ない、前記ミスマッチ推定コンポーネントは、前記比較に基づいて第２の全体的利得ミスマッチ測定値、Ａ ｎ を決定する、請求項１８に記載の装置。
  20. 前記キャリブレーションコンポーネントは、ｎが１からＮの場合について、ＡｎのＮ個の測定値を収集するために、前記ｎ番目のアンテナのレシーブチェーンへ前記ｎ番目のアンテナの前記トランスミットチェーンからの前記出力送信信号の前記第２のコピーを供給すること、および、前記出力送信信号の前記第２のコピーを前記ｎ番目のアンテナの前記出力レシーブチェーン信号と比較することを、反復する、請求項１８に記載の装置。
  21. 前記ミスマッチ推定コンポーネントは、Ａｎの前記Ｎ個の測定値に少なくとも一部基づいて前記第２のチェーンミスマッチを決定する、請求項２０に記載の装置。
  22. 自動利得制御（ＡＧＣ）が使用されていることが決定される場合は、前記キャリブレーションコンポーネントは、Ａｎの前記Ｎ個の測定値およびＢｎの前記（Ｎ−１）個の測定値を、それぞれの少なくとも２つの異種の利得レベルを使用して少なくとも２回収集する、請求項２０に記載の装置。
  23. 前記アンテナアレイは、前記無線ネットワークにおいて信号を送信し受信するために時間ドメイン二重化通信プロトコルを使用する、請求項１８に記載の装置。
  24. 前記キャリブレーションコンポーネントは、前記ｎ番目のアンテナが送信している期間中に比較のために前記送信信号の前記第２のコピーを前記ｎ番目のアンテナの前記レシーブチェーンに対して供給する、請求項１９に記載の装置。
  25. 前記キャリブレーションコンポーネントは、前記（ｎ―１）番目のアンテナの前記レシーブチェーンに、複数の信号のコピーを供給し、前記複数の信号の前記コピーの各々を前記（ｎ―１）番目のアンテナの前記出力レシーブチェーン信号と比較し、前記複数の信号の前記コピーについてのミスマッチ測定値の平均であるように前記第１の全体的利得測定値を決定する、請求項１８に記載の装置。
  26. 無線ネットワーク中において、Ｎ個のアンテナを備えるアンテナアレイをキャリブレーションすること、および利得ミスマッチを緩和すること、を容易にする装置であって、
    （ｎ−１）番目のアンテナのレシーブチェーンに対しての、ｎ番目のアンテナからの出力送信信号を第1にコピーするための手段と、なお、ｎは、２以上であり、かつＮ以下の整数である；
    第１の全体的利得ミスマッチ測定値Ｂ ｎ を決定するために、前記出力送信信号の前記第1のコピーを、前記（ｎ−１）番目のアンテナの出力レシーブチェーン信号と比較するための手段と；
    ｎが２からＮの場合について、Ｂ ｎ の（Ｎ−１）個の測定値を収集するために、前記アレイにおける（Ｎ−１）個のアンテナについて、前記の第１のコピーを供給すること、および、前記の第１のコピーを比較することを、反復するための手段と；
    Ｂ ｎ の前記（Ｎ−１）個の測定値に少なくとも一部基づいて、第１の利得ミスマッチを決定するための手段と；
    を備える装置。
  27. 前記アレイ中におけるアンテナの前記トランスミットチェーンに起因した利得ミスマッチと、前記アレイ中における前記レシーブチェーンに起因した利得ミスマッチと、を推定するための手段、をさらに備える請求項２６に記載の装置。
  28. 前記アレイをキャリブレーションするために利得ミスマッチについて補償するための手段、をさらに備える請求項２７に記載の装置。
  29. 補償するための前記手段は、推定される利得ミスマッチをオフセットするために、送信信号が事前に乗算される乗数を生成する、請求項２８に記載の装置。
  30. 前記無線ネットワークは、時間分割二重化チャネル伝送技法を使用する、請求項２６に記載の装置。
  31. ｎ番目のアンテナから（ｎ−１）番目のアンテナのレシーブチェーンへの出力送信信号の第1のコピーを、生成し、なお、ｎは、２以上であり、かつＮ以下の整数である；
    第１の全体的利得ミスマッチ測定値、Ｂ ｎ を決定するために、前記出力送信信号の前記第1のコピーを前記（ｎ−１）番目のアンテナの出力レシーブチェーン信号と比較し；
    ｎが２からＮの場合について、Ｂ ｎ の（Ｎ−１）個の測定値を収集するために、前記アレイにおける（Ｎ−１）個のアンテナについて、前記第1のコピーを供給することと、前記第1のコピーを比較することとを、反復し；
    Ｂｎの前記（Ｎ−１）個の測定値に少なくとも一部基づいて、第１のチェーンミスマッチを決定する；
    ためのコンピュータ実行可能命令を、
    記憶しているコンピュータ読取り可能媒体。
  32. 前記複数の利得ミスマッチ測定値に少なくとも部分的に基づいて前記アレイ中におけるアンテナの前記レシーブチェーンに起因した利得ミスマッチを決定するための命令、をさらに備える請求項３１に記載のコンピュータ読取り可能媒体。
  33. 送信されるべき信号が調整されることができる事前乗数を生成することによって、レシーブチェーンの利得ミスマッチについて補償する、ための命令を、さらに備える請求項３２に記載のコンピュータ読取り可能媒体。
  34. 前記複数の利得ミスマッチ測定値に少なくとも部分的に基づいて前記アレイ中におけるアンテナの前記トランスミットチェーンに起因した利得ミスマッチを決定するための命令、をさらに備える請求項３１に記載のコンピュータ読取り可能媒体。
  35. 送信されるべき信号が調整されることができる事前乗数を生成することにより、トランスミットチェーンの利得ミスマッチについて補償する、ための命令、をさらに備える請求項３４に記載のコンピュータ読取り可能媒体。
  36. 前記レシーブチェーンが入力信号を受信していないときにトランスミットチェーン出力信号をレシーブチェーン出力信号と比較するための命令、をさらに備える請求項３１に記載のコンピュータ読取り可能媒体。
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