JP7404680B2 - ビームフォーミング装置およびビームフォーミング方法 - Google Patents
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Description
図3は、本発明の実施形態に係わるビームフォーミング装置1の一例を示す。この例では、ビームフォーミング装置1は、複数のデジタル/アナログ変換器(DAC)2(2-1~2-4)、複数の位相制御回路3(3-1~3-8)、複数のアンテナ素子AN1~AN8、およびコントローラ4を備える。そして、ビームフォーミング装置1は、アナログフルコネクションビームフォーミング装置を構成する。なお、ビームフォーミング装置1は、図3に示していない他の回路を備えていてもよい。また、図3においては、受信ビームを形成するための受信回路は省略されている。
ビームフォーミング装置の構成は、第1の実施形態および第2の実施形態において実質的に同じである。すなわち、第2の実施形態においても、ビームフォーミング装置1は、図3に示すように、複数のデジタル/アナログ変換器(DAC)2(2-1~2-4)、複数の位相制御回路3(3-1~3-8)、複数のアンテナ素子AN1~AN8、およびコントローラ4を備える。そして、ビームフォーミング装置1は、アナログフルコネクションビームフォーミング装置を構成する。ただし、各位相制御回路3の構成は、第1の実施形態および第2の実施形態で異なっている。なお、第2の実施形態に係わる記載においても、「位相制御」は、位相のみを制御するケースだけでなく、位相および振幅の双方を制御するケースも含むものとする。
図10は、受信ビームを形成するビームフォーミング装置の一例を示す。なお、ビームフォーミング装置1は、上述したように、送信ビームを形成する送信回路および受信ビームを形成する受信回路を備える。よって、図10は、ビームフォーミング装置の受信回路の一例を示す。また、受信ビームの形成に係わる以下の記載においても、「位相制御」は、位相のみを制御するケースだけでなく、位相および振幅の双方を制御するケースも含むものとする。
(付記1)
それぞれ、複数の入力信号の位相または振幅の少なくとも一方を制御して送信信号を生成する複数の制御回路と、
それぞれ、対応する制御回路により生成される送信信号を出力する複数のアンテナ素子と、を備え、
各制御回路により生成される送信信号の周波数領域は、各制御回路の入力信号の周波数領域よりも高い
ことを特徴とするビームフォーミング装置。
(付記2)
各制御回路は、
前記複数の入力信号をそれぞれアップコンバートする複数のミキサと、
前記複数のミキサの出力信号の位相をそれぞれ制御する複数の移相器と、を備え
各制御回路は、前記複数の移相器の出力信号を合成して前記送信信号を生成する
ことを特徴とする付記1に記載のビームフォーミング装置。
(付記3)
各制御回路は、
前記複数の入力信号の位相をそれぞれ制御する複数の移相器と、
前記複数の移相器の出力信号をそれぞれアップコンバートする複数のミキサと、を備え、
各制御回路は、前記複数のミキサの出力信号を合成して前記送信信号を生成する
ことを特徴とする付記1に記載のビームフォーミング装置。
(付記4)
各制御回路は、
前記複数の入力信号にそれぞれ発振信号を掛け合わせる複数のミキサと、
前記複数のミキサに与えられる発振信号の位相をそれぞれ制御する複数の移相器と、を備え
各制御回路は、前記複数のミキサの出力信号を合成して前記送信信号を生成する
ことを特徴とする付記1に記載のビームフォーミング装置。
(付記5)
各制御回路は、
前記複数の入力信号または当該制御回路内でアップコンバートされた複数の入力信号の位相をそれぞれ制御する複数の第1の移相器と、
前記複数の第1の移相器の出力信号を合成することにより得られる送信信号の位相を制御する第2の移相器と、を備える
ことを特徴とする付記1に記載のビームフォーミング装置。
(付記6)
前記ビームフォーミング装置が同時に形成可能な送信ビーム数がMであり、Lが任意の整数であるとき、各第1の移相器の位相制御ステップは360度/(L×M)である
ことを特徴とする付記5に記載のビームフォーミング装置。
(付記7)
前記第2の移相器の位相制御範囲は、360度/(L×M)である
ことを特徴とする付記6に記載のビームフォーミング装置。
(付記8)
各制御回路は、複数の移相部を備え、
各移相部は、
対応する入力信号から互いに位相が異なるアップコンバートされた2つの信号を生成する1組のミキサと、
前記1組のミキサから出力される2つの信号の振幅をそれぞれ制御する1組の可変増幅器と、を備え、
各移相部は、前記1組の可変増幅器の出力信号を合成して出力し、
前記制御回路は、前記複数の移相部の出力信号を合成して出力する
ことを特徴とする付記1に記載のビームフォーミング装置。
(付記9)
各制御回路は、複数の移相部を備え、
各移相部は、
対応する入力信号から互いに振幅が異なる2つの信号を生成する1組の可変増幅器と、
前記1組の可変増幅器から出力される2つの信号をそれぞれアップコンバートすると共に前記2つの信号の位相を互いに異ならせる1組のミキサと、を備え、
各移相部は、前記1組のミキサの出力信号を合成して出力し、
前記制御回路は、前記複数の移相部の出力信号を合成して出力する
ことを特徴とする付記1に記載のビームフォーミング装置。
(付記10)
複数のアンテナ素子と、
それぞれ、対応するアンテナ素子を介して与えられる受信信号の位相または振幅の少なくとも一方を制御する複数の制御回路と、を備え、
各制御回路の出力信号の周波数領域は、各制御回路に与えられる受信信号の周波数領域よりも低い
ことを特徴とするビームフォーミング装置。
(付記11)
各制御回路は、
前記受信信号をそれぞれダウンコンバートする複数のミキサと、
前記複数のミキサの出力信号の位相をそれぞれ制御する複数の移相器と、を備える
ことを特徴とする付記10に記載のビームフォーミング装置。
(付記12)
各制御回路は、
前記受信信号の位相をそれぞれ制御する複数の移相器と、
前記複数の移相器の出力信号をそれぞれダウンコンバートする複数のミキサと、を備える
ことを特徴とする付記10に記載のビームフォーミング装置。
(付記13)
各制御回路は、
前記受信信号にそれぞれ発振信号を掛け合わせる複数のミキサと、
前記複数のミキサに与えられる発振信号の位相をそれぞれ制御する複数の移相器と、を備える
ことを特徴とする付記10に記載のビームフォーミング装置。
(付記14)
各制御回路は、
前記受信信号の位相を制御する第1の移相器と、
前記第1の移相器の出力信号の位相をそれぞれ制御する複数の移相器と、
前記複数の移相器の出力信号をダウンコンバートする複数のミキサと、を備える
ことを特徴とする付記10に記載のビームフォーミング装置。
(付記15)
前記ビームフォーミング装置が同時に形成可能な受信ビーム数がMであり、Lが任意の整数であるとき、各第2の移相器の位相制御ステップは360度/(L×M)である
ことを特徴とする付記14に記載のビームフォーミング装置。
(付記16)
前記第1の移相器の位相制御範囲は、360度/(L×M)である
ことを特徴とする付記15に記載のビームフォーミング装置。
(付記17)
各制御回路は、複数の移相部を備え、
各移相部は、
前記受信信号から互いに位相が異なるダウンコンバートされた2つの信号を生成する1組のミキサと、
前記1組のミキサから出力される2つの信号の振幅をそれぞれ制御する1組の可変増幅器と、を備え、
各移相部は、前記1組の可変増幅器の出力信号を合成して出力する
ことを特徴とする付記10に記載のビームフォーミング装置。
(付記18)
各制御回路は、複数の移相部を備え、
各移相部は、
前記受信信号から互いに振幅が異なる2つの信号を生成する1組の可変増幅器と、
前記1組の可変増幅器から出力される2つの信号をそれぞれダウンコンバートすると共に前記2つの信号の位相を互いに異ならせる1組のミキサと、を備え、
各移相部は、前記1組のミキサの出力信号を合成して出力する
ことを特徴とする付記10に記載のビームフォーミング装置。
(付記19)
M個のデジタル/アナログ変換器、N個の位相制御回路、およびN個のアンテナ素子を備えるビームフォーミング装置を用いて送信ビームを形成するビームフォーミング方法であって、
各デジタル/アナログ変換器から出力される第1の周波数領域の信号は、それぞれ、N個の位相制御回路に分配され、
各位相制御回路は、前記M個のデジタル/アナログ変換器から入力されるM個の信号それぞれに対して、位相制御および前記第1の周波数領域から第2の周波数領域へのアップコンバートを行い、
各位相制御回路により位相制御およびアップコンバートが行われたM個の信号は、合成されて対応するアンテナ素子を介して出力される
ことを特徴とするビームフォーミング方法。
(付記20)
N個のアンテナ素子、N個の位相制御回路、およびM個のアナログ/デジタル変換器を備えるビームフォーミング装置を用いて受信ビームを形成するビームフォーミング方法であって、
各位相制御回路は、対応するアンテナ素子を介して受信する第1の周波数領域の信号をM個の受信信号に分割し、前記M個の受信信号それぞれに対して、位相制御および前記第1の周波数領域から第2の周波数領域へのダウンコンバートを行い、
各位相制御回路により位相制御およびダウンコンバートが行われたM個の信号は、前記M個のアナログ/デジタル変換器に導かれる
ことを特徴とするビームフォーミング方法。
2(2-1~2-4) デジタル/アナログ変換器(DAC)
3(3-1~3-8) 位相制御回路
4 コントローラ
6-1~6-8 位相制御回路
7-1~7-4 アナログ/デジタル変換器(ADC)
11~14 ミキサ
21~24、25 移相器
31~34 移相器
41a、41b ミキサ
41c、41d 可変増幅器
61~64 移相器
71~74 ミキサ
81~84 移相器
91a、91b 可変増幅器
91c、91d ミキサ
101~104 端末
Claims (12)
- 複数の入力信号それぞれの位相を制御して送信信号を生成する、複数の制御回路と、
前記複数の制御回路のそれぞれにより生成される前記送信信号を出力する、前記複数の制御回路のそれぞれに対応する複数のアンテナ素子と、を備え、
前記複数の制御回路のそれぞれは、
前記複数の入力信号それぞれの周波数領域を高くする、複数のミキサと、
前記複数の入力信号それぞれの位相を制御する、前記複数ミキサに対応する複数の移相器と、を備え、
前記複数の制御回路のそれぞれは、
前記複数のミキサによって信号の周波数領域が高くされ、且つ、前記複数の移相器によって位相が制御された、前記複数の入力信号を合成することによって、前記送信信号を生成する
ことを特徴とするビームフォーミング装置。 - 前記複数の制御回路のそれぞれは、
前記複数の入力信号それぞれの周波数領域を高くする、複数のミキサと、
前記複数のミキサの出力信号の位相をそれぞれ制御する、前記複数のミキサに対応する複数の移相器と、を備え
前記複数の制御回路のそれぞれは、
前記複数の移相器の出力信号を合成して前記送信信号を生成する
ことを特徴とする請求項1に記載のビームフォーミング装置。 - 前記複数の制御回路のそれぞれは、
前記複数の入力信号の位相をそれぞれ制御する、複数の移相器と、
前記複数の移相器の出力信号それぞれの周波数領域を高くする、前記複数の移相器に対応する複数のミキサと、を備え、
前記複数の制御回路のそれぞれは、
前記複数のミキサの出力信号を合成して前記送信信号を生成する
ことを特徴とする請求項1に記載のビームフォーミング装置。 - 前記複数の制御回路のそれぞれは、
前記複数の入力信号にそれぞれ発振信号を掛け合わせる複数のミキサと、
前記複数のミキサに与えられる発振信号の位相をそれぞれ制御する、前記複数のミキサに対応する複数の移相器と、を備え
前記複数の制御回路のそれぞれは、
前記複数のミキサの出力信号を合成して前記送信信号を生成する
ことを特徴とする請求項1に記載のビームフォーミング装置。 - 前記複数の制御回路のそれぞれは、
前記複数の入力信号または対応する前記制御回路内で周波数領域が高くされた、複数の入力信号の位相を、それぞれ制御する複数の第1の移相器と、
前記複数の第1の移相器の出力信号を合成することにより得られる前記送信信号の位相を制御する第2の移相器と、を備える
ことを特徴とする請求項1に記載のビームフォーミング装置。 - 前記ビームフォーミング装置が同時に形成可能なビーム数がMであり、Lが任意の整数であるとき、前記第1の移相器それぞれの位相制御ステップは360度/(L×M)である
ことを特徴とする請求項5に記載のビームフォーミング装置。 - 前記第2の移相器の位相制御範囲は、360度/(L×M)である
ことを特徴とする請求項6に記載のビームフォーミング装置。 - 前記複数の制御回路のそれぞれは、
複数の移相部を備え、
前記複数の移相部のそれぞれは、
対応する入力信号から、互いに位相が異なる周波数領域が高くされた2つの信号を生成する1組のミキサと、
前記1組のミキサから出力される2つの信号の振幅をそれぞれ制御する1組の可変増幅器と、を備え、
前記複数の移相部のそれぞれは、
前記1組の可変増幅器の出力信号を合成して出力し、
前記複数の制御回路のそれぞれは、
前記複数の移相部の出力信号を合成して出力する
ことを特徴とする請求項1に記載のビームフォーミング装置。 - 前記複数の制御回路のそれぞれは、
複数の移相部を備え、
前記複数の移相部のそれぞれは、
対応する入力信号から互いに振幅が異なる2つの信号を生成する1組の可変増幅器と、
前記1組の可変増幅器から出力される2つの信号それぞれの周波数領域を高くすると共に前記2つの信号の位相を互いに異ならせる1組のミキサと、を備え、
前記複数の移相部のそれぞれは、
前記1組のミキサの出力信号を合成して出力し、
前記複数の制御回路のそれぞれは、
前記複数の移相部それぞれの出力信号を合成して出力する
ことを特徴とする請求項1に記載のビームフォーミング装置。 - 複数のアンテナ素子と、
前記複数のアンテナ素子のそれぞれを介して与えられる受信信号それぞれの位相を制御して出力信号を生成する、前記複数のアンテナ素子に対応する複数の制御回路と、を備え、
前記複数の制御回路のそれぞれは、
前記受信信号それぞれの周波数領域を低くする、複数のミキサと、
前記受信信号それぞれの位相を制御する、前記複数ミキサに対応する複数の移相器と、を備え、
前記複数の制御回路のそれぞれは、
前記複数のミキサによって信号の周波数領域が低くされ、且つ、前記複数の移相器によって位相が制御された、 前記出力信号を生成する
ことを特徴とするビームフォーミング装置。 - M個のデジタル/アナログ変換器、N個の位相制御回路、およびN個のアンテナ素子を備えるビームフォーミング装置を用いて送信ビームを形成するビームフォーミング方法であって、
各デジタル/アナログ変換器から出力される第1の周波数領域の信号は、それぞれ、N個の位相制御回路に分配され、
前記N個の位相制御回路のそれぞれは、
前記M個のデジタル/アナログ変換器から入力されるM個の信号それぞれに対して、位相制御および前記第1の周波数領域から第2の周波数領域へ周波数領域を高くする周波数制御を行い、
前記N個の位相制御回路のそれぞれにより前記位相制御および前記周波数制御が行われたM個の信号は、合成されて対応するアンテナ素子を介して出力される
ことを特徴とするビームフォーミング方法。 - N個のアンテナ素子、N個の位相制御回路、およびM個のアナログ/デジタル変換器を備えるビームフォーミング装置を用いて受信ビームを形成するビームフォーミング方法であって、
前記N個の位相制御回路のそれぞれは、
対応するアンテナ素子を介して受信する第1の周波数領域の信号をM個の受信信号に分割し、前記M個の受信信号それぞれに対して、位相制御および前記第1の周波数領域から第2の周波数領域へ周波数領域を低くする周波数制御を行い、
前記N個の位相制御回路のそれぞれにより前記位相制御および前記周波数制御が行われたM個の信号は、前記M個のアナログ/デジタル変換器に導かれる
ことを特徴とするビームフォーミング方法。
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