JP2001505750A - ダイバーシティ方法及びベースステーション装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、１つ以上のアンテナにより発生された放射パターン(110-116)によりトランシーバ(100-106)が他のトランシーバと通信するセルラー無線システムにおけるベースステーション装置及びダイバーシティ方法に係る。良好なダイバーシティ利得を得るために、本発明の方法では、好ましくは、トランシーバのアンテナを使用して、同じ電力放射パターン及び異なる位相放射パターンをもつ２つ以上の放射パターンを発生する。

Description

【発明の詳細な説明】 ダイバーシティ方法及びベースステーション装置発明の分野 本発明は、１つ以上のアンテナにより発生された放射パターンによりトランシ ーバが他のトランシーバと通信する無線システムにおけるダイバーシティ方法に 係る。先行技術の説明 異なるトランシーバ間の接続における信号の質は、無線システムにおいて常時 変化する。これは、全ての無線システムについて言えるが、いずれかのトランシ ーバが移動体である場合には特に言えることである。信号の質の変化を被る典型 的なシステムは、セルラー無線システムである。セルラー無線環境において、ベ ースステーションとユーザターミナルとの間の信号は、異なるフェージング及び 歪を受け、このために、接続に対する干渉の影響を軽減する方法が開発されるに 至った。 無線システムにおいては特にレイリー分布干渉を排除するために異なるダイバ ーシティ方法が通常使用される。ダイバーシティ方法とは、２つ以上の信号成分 を信号送信に使用する方法を意味する。各特定の瞬間に最良の質を与える成分を これら信号成分から選択することもできるし、或いは信号の質が最大となるよう にこれら成分を合成できるのが好ましい。 種々のダイバーシティ方法が使用されている。セルラー無線システムは、一般 に、２つ以上のアンテナを使用することにより信号の送信及び受信を行うスペー スダイバーシティを使用している。他の既知の方法は、偏波ダイバーシティ、「 ジッター」、「切り換えパターン」及びビームダイバーシティを含む。これらの ダイバーシティ方法は、本書の末尾に挙げた参照文献リストの参照文献［１］− ［５］に詳細に説明されている。 これらのダイバーシティ方法の多く(「ジッター」、「切り換えパターン」及び ビームダイバーシティ）は、アンテナ放射パターン又はビームの方向変更をベ− スとするものである。これは、その性能がアンテナビーム巾に依存するようにす る。更に、特にマイクロセルでは、アンテナにより受け取られる平均信号電力が ビームの方向に実質的に左右される。例えば、２つのビームで信号を受信し、一 方のビームにより受信される信号の平均電力レベルが、他方のビームにより受信 される信号の平均電力レベルより相当に高いときには、ダイバーシティ利得が失 われる。従って、アンテナビームの変更をベースとするダイバーシティ方法は、 特にマイクロセルにおける環境に依存する。 ２つの異なる偏波、即ち水平及び垂直偏波の使用をベースとする偏波ダイバー シティも、参照文献［５］に示されたように、環境に非常に敏感である。異なる 偏波の平均受信電力レベルは、特に反射の欠乏のために相違する。垂直方向に対 する移動ステーションアンテナの方向は、偏波ダイバーシティの性能に関する限 り非常に重要である。 スペースダイバーシティの主たる欠点は、これを動作するために２つ以上のア ンテナが必要とされ、コストが増加すると共に、特にマイクロセル環境ではアン テナの位置設定が厄介なものとなる。発明の要旨 本発明の目的は、良好なダイバーシティ改善か得られると共に、既知の方法の ように環境に依存しないダイバーシティ方法を提供することである。本発明の更 に別の目的は、ダイバーシティ改善を安価に達成できると共に位置設定が容易な 装置を提供することである。 これは、冒頭で述べた方法において、トランシーバのアンテナを使用して、同 じ電力放射パターン及び異なる位相放射パターンをもつ２つ以上の放射パターン を発生することを特徴とする方法によって達成される。 更に、本発明は、ベースステーションがその有効到達エリア内で加入者ターミ ナルと通信できるようにする放射パターンを発生するための１つ以上のアンテナ を備えたベースステーション装置にも係る。本発明のベースステーション装置は 、これらのアンテナを使用して、同じ電力放射パターン及び異なる位相放射パタ ーンをもつ２つ以上の放射パターンを発生するための手段をベースステーション が備えたことを特徴とする。 本発明の解決策は、多数の効果を発揮する。本発明の解決策は、異なるアンテ ナビームの異なる平均電力レベルを回避する。従って、本発明の解決策は、公知 の方法のように環境に依存しない。本発明の実施形態では、１つのコンパクトな アンテナの使用によりアンテナビームが得られる。又、ダイバーシティの実施は 、ビーム巾又は方向のようなアンテナパターンに依存せず、従って、これらのフ ァクタは、考えられる有効到達範囲に基づいて最適化することができる。図面の簡単な説明 以下、添付図面を参照して、本発明を詳細に説明する。 図１は、本発明を適用できる無線システムを例示する図である。 図２は、位相放射パターンを例示する図である。 図３は、本発明の実施するトランシーバの第１の実施形態を示す図である。 図４は、本発明を実施するトランシーバの第２の実施形態を示す図である。好ましい実施形態の詳細な説明 ダイバーシティを達成するための本発明の解決策は、トランシーバが無線経路 を経て互いに通信するいかなる無線システムにも適用することができる。１つの このような無線システムは、セルラー無線システムであり、これは、通常、複数 のセルより成り、各セルは、そのエリア内の加入者ターミナルと通信するベース ステーションを備えている。以下、本発明は、セルラー無線システム、特にシス テムのベースステーション装置を一例として使用して説明するが、これに限定さ れるものではない。 図１は、本発明を適用できるセルラー無線システムを例示する図である。この 図は、ベースステーション１００と、１つ以上のアンテナ１０８で発生されるべ き放射パターン１１０ないし１１６によりベースステーションと通信する多数の 加入者ターミナル１０２ないし１０６とを示している。 アンテナ１０８を実施する既知の方法は、送信されるべき信号が供給される多 数のアンテナ素子のアンテナを構成することである。各素子は、所望の通りに重 み付けされ、その結果、所望の放射パターンが得られる。受信方向にも同じこと が行なわれる。従って、素子に異なる重みを与えることにより、異なる放射パタ ーンが発生される。このように、同じアンテナを使用して、異なるアンテナビー ムを所望の方向に発生することもできるし、又は全方向性のアンテナパターンを 実施することもできる。又、素子より成るアンテナは、アンテナグループとも称 されるが、多数の異なるアンテナが含まれるのではなく、素子より成る１つのア ンテナが含まれる。 本発明の解決策の基本的な考え方は、トランシーバのアンテナを使用して、同 じ電力放射パターンであるが異なる位相放射パターンをもつ２つ以上の放射パタ ーンを発生することである。本発明により発生される放射パターンは、全方向性 パターン１１６又はビーム状パターン１１０ないし１１４である。これら放射パ ターンは、水平又は垂直のいずれかの方向或いは両方向に均一である。 本発明の好ましい実施形態に使用されるアンテナは、アンテナのグループであ り、即ち上記のように重み付け係数を用いて制御できるアンテナ素子のグルーブ より成る。アンテナグループに対する重み付け係数は、同じ電力放射パターンで あるが異なる位相放射パターンをもつ２つ以上の放射パターンを発生するように 選択される。 同じ電力放射パターンをもつ２つの全方向性アンテナパターンの位相放射パタ ーンを示した図２について説明する。この図は、横軸に水平方向角度を、そして 縦軸に位相を示し、そして２つの位相放射パターン１５０、１５２を示している 。この図の位相パターンは、例えば、８素子アンテナグループによって発生する ことができる。明らかなように、位相は、幾つかの個々の角度を除いて均一では ない。 次いで、本発明によるダイバーシティを受信方向に利用する場合について説明 する。ダイバーシティの利用方法は多数ある。その第１は、１つの受信器を使用 することである。明瞭化のために、均一な電力パターンであるが異なる位相パタ ーンで２つの放射パターンが実施されると仮定する。受信の際に、トランシーバ は、１つの位相放射パターンで信号を瞬間的に受信し、そして信号の質を測定し 、次いで、良好な質を与える放射パターンを選択する。アンテナ素子の制御は、 例えば、デジタル信号処理で実施することができる。 別のやり方では、受信の際に、トランシーバが多数の異なる位相放射パターン で連続的に受信し、そしてその受信信号を効果的に合成する。この場合に、受信 装置は、受信信号を合成する２つの異なる受信器を備えていなければならない。 次いで、本発明の解決策を実施するベースステーション装置の構造について説 明する。図３は、本発明を実施する装置の第１の実施形態の受信器側を示してい る。この装置は、複数のアンテナ素子２０２ないし２０６より成るアンテナグル ープ２００を備えている。これらのアンテナ素子は、重み付け手段２０８へ接続 され、アンテナ素子で受信された信号が所望の重み付けを受ける。重み付け手段 は、当業者に良く知られた方法で実施することかできる。この重み付け手段から 、信号は高周波部分２１０へ送られ、そこで、信号は基本周波数又は中間周波数 に変換される。高周波部分から、信号は、更に、基本周波数部分２１２へ送られ 、そこで、信号は、チャンネルデコード動作、インターリーブ解除、及びスピー チデコード動作のような他の処理を受ける。これらの手段は、本発明にとって重 要ではない。ここでは、重み付け手段２０８及び高周波部分２１０の位置が異な ってもよく、即ち高周波部分の後に重み付けを実行できることを指摘しておく。 従って、当業者に明らかなように、重み付けは、デジタルでもアナログでもよい 。重み付けをいつ行うかは、本発明にとって重要ではない。 この装置は、更に、他の装置部分の動作を制御する制御手段２１４を備えてい る。この制御手段は、汎用又は信号プロセッサで実施することができ、本発明に 必要とされるステップをこれにプログラムすることができる。或いは、制御手段 は、個別部品により実施することもてきるし、又はＡＳＩＣ回路として実施する こともできる。又、制御手段２１４は、信号が１つの位相放射パターンで瞬間的 に受け取られて信号の質が測定されそして瞬間的に他の位相放射パターンで受け 取られて再び信号の質が測定されるように、重み付け手段２０８及び高周波手段 ２１０を制御する。制御手段２１４は、測定値に基づいて受信に対して良好な質 を与える放射パターンを選択する。測定値は、無線チャンネルに変化を生じさせ る時間をもつ伝播環境を伴うことなく迅速に次々と作用させることができる。 次いで、本発明解決策の第２の実施形態を構成するベースステーション装置の 構造を説明する。図４は、本発明を実施する装置の別の例の受信器側を示す。こ の装置は、複数のアンテナ素子２０２ないし２０６より成るアンテナグループ２ ００を備えている。アンテナ素子は、重み付け手段２０８に接続され、ここで、 アンテナ素子により受信された信号が所望の重み付けを受ける。重み付け手段か ら、信号は高周波部分３００、３０２に送られ、ここで、信号か基本周波数又は 中間周波数に変換される。高周波部分３００、３０２から、信号は、更に、基本 周波数部分３０４へ送られ、ここで、チャンネルデコード動作、インターリーブ 解除、及びスピーチデコード動作のような他の信号処理が行なわれる。これらの 手段は、本発明にとって重要ではない。前記で指摘したように、重み付け手段及 び高周波部分の位置が異なってもよく、即ち高周波部分の後に重み付けを実行で きる。従って、当業者に明らかなように、重み付けは、デジタルでもアナログで もよい。 この装置は、更に、他の装置部分の動作を制御するための制御手段２１４も備 えている。本発明のこの実施形態では、制御手段２１４は、２つの異なる位相放 射パターンで信号を連続的に受信できるように高周波手段３００、３０２を制御 する。両信号は、基本周波数部分３０４において処理することができ、この基本 周波数部分３０４は、既知の合成方法を使用することにより信号を効果的に合成 するための手段３０６を備えている。又、信号合成は、当業者に明らかなように 、高周波部分で行うこともできる。この例では、２つの信号及び位相パターンの 合成のみを説明したが、本発明は、当然、これに限定されるものではなく、多数 の位相パターンがあってもよい。 以上、添付図面を参照して本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるも のではなく、請求の範囲に記載した本発明の考え方の中で種々の変更がなされ得 ることが明らかであろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，Ｍ Ｗ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，Ｅ Ｓ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ， ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ Ｋ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ， ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，Ｙ Ｕ，ＺＷ (72)発明者 ユンテュネン ユーハー フィンランド エフイーエン―02150 エ スプー セルヴィン マイヤン ティエ 12エー67

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．１つ以上のアンテナにより発生された放射パターン(110-116)によりトラン シーバ(100-106)が他のトランシーバと通信する無線システムにおけるダイバ ーシティ方法において、トランシーバのアンテナを使用して、同じ電力放射パ ターン及び異なる位相放射パターンをもつ２つ以上の放射パターンを発生する ことを特徴とする方法。 ２．上記無線システムは、多数のベースステーション(100)と、加入者ターミナ ル(102-106)とを備え、ベースステーションは、そのエリア内で加入者ターミ ナルと通信し、そして異なる位相放射パターンをもつ放射パターンがベースス テーションにおいて送信及び受信の両方に使用される請求項１に記載の方法。 ３．発生される放射パターンは、全方向性(116)である請求項１又は２に記載の 方法。 ４．発生される放射パターンは、実質的にビーム状(110-114)である請求項１又 は２に記載の方法。 ５．トランシーバに使用されるアンテナ(200)は、アンテナ素子(202-206)のグル ープより成り、そして１つのアンテナを使用して、同じ電力放射パターンであ るが異なる位相放射パターンをもつ２つ以上の放射パターンを発生する請求項 １又は２に記載の方法。 ６．受信の際に、トランシーバは、１つの位相放射パターンで信号を瞬間的に受 信して信号の質を測定しそして他の位相放射パターンで瞬間的に受信して信号 の質を測定し、そして良好な質を与える放射パターンを選択する請求項１又は ２に記載の方法。 ７．受信の際に、トランシーバは、多数の異なる位相放射パターンで連続的に受 信し、そしてその受信信号を効果的に合成する請求項１又は２に記載の方法。 ８．放射パターンは、水平又は垂直方向或いはその両方に均一である請求項１又 は２に記載の方法。 ９．ベースステーション(100)がその有効到達エリア内で加入者ターミナル(102- 106)と通信できるようにする放射パターン(110-116)を発生するための１つ以 上のアンテナ(200)を備えたベースステーション装置において、上記ベースス テーションは、上記アンテナを使用して、同じ電力放射パターン及び異なる位 相放射パターンをもつ２つ以上の放射パターンを発生するための手段(208，21 4)を備えたことを特徴とするベースステーション装置。 10．上記ベースステーションに使用されるアンテナ(200)は、多数のアンテナ素 子(202-206)を備え、そして上記ベースステーションは、１つのアンテナを使 用して、同じ電力放射パターン及び異なる位相放射パターンをもつ２つ以上の 放射パターンを発生するための手段(208，214)を備えた請求項９に記載のベー スステーション装置。