JP2001507917A

JP2001507917A - ワイド・ヌルを有するアンテナ・ビーム・パターン

Info

Publication number: JP2001507917A
Application number: JP52674599A
Authority: JP
Inventors: ダニエル，サム・モードチャイ; エム・エー，ステファン・チ−ハン; ワーブル，キース・バクラブ; パン，シャオ−ウェイ; ワン，シェイ−ピン・トーマス
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1997-11-03
Filing date: 1998-11-03
Publication date: 2001-06-12
Also published as: US6061023A; KR100608468B1; WO1999023718A1; EP0956612A1; IL130795A; IL130795A0; CA2276524C; NO322059B1; KR20000069861A; EP0956612B1; CA2276524A1; AU1376499A; NO993268L; NO993268D0; CN1256803A; CN1265502C

Abstract

(57)【要約】強化デジタル・ビームフォーマ（EDBF）２１０（第２図）が、通信システムにおける干渉を軽減し、周波数再利用係数を高めるために、トランシーバ・サブシステム２００（第２図）において利用するために提供される。EDBFは、少なくとも１つの方向付けが可能なアンテナ・ビーム・パターンにおいてワイド・ヌル５２０（第５図）を生成するために用いられる。ワイド・ヌルを非所望信号に向けることにより、EDBFは通信システムにおいて、より効率的なアンテナ・ビーム・パターンの処理を行う。EDBFは、静止衛星,非静止衛星および地上通信装置において利用される。EDBFは、独自のアルゴリズムと特殊プロセッサとアレイ・アンテナとを組み合わせて、現在および将来の通信システムの能力を大幅に改善し、なおかつ既存の変調技術との互換性を維持する。

Description

【発明の詳細な説明】ワイド・ヌルを有するアンテナ・ビーム・パターン発明の分野本発明は、一般に整相列アンテナに関し、さらに詳しくは、デジタル・ビーム形成を用いてヌルの広い（ワイド・ヌルを有する）アンテナ・パターンを生成するための方法および装置に関する。発明の背景従来の多重ビーム衛星通信システムまたは地上通信システムの能力は、周波数再利用またはコード再利用機能により制約を受けることが多い。このようなシステムにおいては、同時ビームの集合に関する周波数ドメインのチャネル化またはコード割当のレベルは、ビーム間の角度分離により決まる。ビーム・パターンのサイドローブによる共チャネル干渉を削減するために角度分離が必要である。ビームに対する個々の周波数チャネルおよびコード割当の数は、周波数またはコード再利用係数（frequency or code-reuse factor）として知られる。たとえば、１つの衛星通信システムは、１２チャネルまたは１２コード再利用スキームを採用して、等しいチャネル・ビーム間の角度分離を実現する。これは、充分なチャネル阻止（channel rejection）を保証するために行われる。この再利用レベルは、１２セル再利用構造を通じて実現される。その結果、１２ビーム構造内の各ビームは、可能な容量の１／１２を配信することができる。より大きなシステム容量を達成したり、１２よりもはるかに小さい再利用係数を実現することは、競合するユーザにより生まれる干渉が高くなりやすいので従来のシステムでは困難である。衛星通信システムは、多重アンテナ・ビームを介して複数のユーザと通信を行うために整相列アンテナ（phased array antenna）を用いてきた。通常、効率的な帯域幅変調法を多重接続法と組み合わせ、ユーザ数を増やすために周波数分離法を採用する。エレクトロニクス環境の密度は、ますます高くなりつつあるので、ワイヤレス通信システムには、より高度化が求められる。たとえば、限られた周波数スペクトルを求めてすべてのユーザが競合するので、種々のシステム間の干渉の軽減が、種々のシステムに対するスペクトルの割付のポイントとなる。ビームの方向付けおよびヌル化システムは、主に通信およびレーダ操作のために軍隊により開発されてきた。しかし、このようなシステムは少数のビームと限られた数の狭いヌル（ナロー・ヌル）にしか対応することができない。このような制約がある理由の１つに、基調をなす信号処理の演算コストが極めて高いことがあげられる。通信システムにおいて周波数再利用係数を大きくするための方法および装置が必要である。また、通信システムにおいて、アンテナ・ビーム・パターンのより効率的な処理を行うための方法および装置も必要である。さらに、これらの必要性は、非静止衛星および静止衛星を備える衛星通信システムにとって特に重要である。図面の簡単な説明以下の詳細説明と請求項とを、図面に関連させて参照することにより、本発明のより完璧な理解が得られよう。類似の参照番号は、図面を通じて同様の項目を指すものとする。第１図は、本発明の方法および装置を実用化することのできる衛星通信システムの簡略なブロック図である。第２図は、本発明の好適な実施例による強化デジタル・ビームフォーマを備えるトランシーバ・サブシステムの簡略なブロック図である。第３図は、Ｋ個の全方向性アンテナ要素からなる線形アレイと異なる発信源からのＪ個の入射面波とを示す。第４図は、本発明の好適な実施例による強化デジタル・ビーム形成(EDBF：enh anced digital beam forming)手順の流れ図である。第５図は、EDBF法を用いて生成されるビームとヌルのクラスタ（ワイド・ヌル）の広角度図である。第６図は、本発明の好適な実施例によるアンテナ・ビーム・パターンにおけるヌル付近の領域のより詳細な図である。第７図は、本発明の好適な実施例により、受信機においてEDBF法を用いる手順の流れ図である。第８図は、本発明の好適な実施例により、送信機においてEDBF法を用いる手順の流れ図である。好適な実施例の詳細説明本発明は、通信システムにおいて周波数およびコード再利用係数を増大する方法および装置を提供する。本発明の方法および装置は、通信システムにおける、より効率的なアンテナ・ビーム・パターンの処理も提供する。さらに、本発明の方法および装置は、衛星通信システムにおける非静止衛星を伴う使用に関して特に重要である。本発明は、強化デジタル・ビーム形成アルゴリズムをデジタル信号プロセッサ（DSP：digital signal processor）準拠システムと組み合わせて、既存の変調法と互換性を保ちつつ、現在および将来の通信システムの能力を大幅に改善する。本発明においては、標準的なデジタル・ビーム形成技術が、とりわけ、単独のヌルをヌルのクラスタと置き換えることにより強化される。第１図は、本発明の方法および装置を実用化することのできる衛星通信システムの簡略なブロック図である。第１図には、通常のスペクトル共有場面におけるデジタル・ビームフォーマ（ビーム形成装置）を伴う３つの衛星１１０，１２０，１３０が図示される。図示されるように、衛星１１０，１２０，１３０と地上通信装置１１５，１２５，１３５との間には、いくつかの通信経路が存在する。衛星１１０と地上通信装置１１５との間には、所望の信号経路１１７により示されるようにリンクを開設することができる。所望の信号経路１２７が衛星１２０と地上通信装置１２５との間に存在する。さらに、別の所望の信号経路１３７が、衛星１３０と地上通信装置１３５との間に存在する。衛星１１０，１２０，１３０は、静止軌道または非静止軌道内に常駐することができる。静止軌道においては、衛星は地表の特定の地点に関して相対的に静止状態にある。非静止軌道においては、衛星は地表の特定の地点に対して高速で移動することができる。非静止軌道においては、衛星は静止軌道内の衛星に対しても高速で移動することができる。すなわち、これらの衛星は、静止衛星および／または地表のある地点に関して種々の時刻に視野に入ることができるということである。地上通信装置１１５，１２５，１３５は地表に近接して位置する。２つ以上の通信経路が周波数スペクトルの共通セグメントを占有すると、これらの経路内の２つ以上のチャネル間で干渉が起こることがある。干渉経路は、多くの通信システムにおいて問題となる。衛星１１０，１２０，１３０と地上通信装置１１５，１２５，１３５との間には望ましくない信号経路１４０が存在する。また、衛星１１０，１２０，１３０の間にも望ましくない信号経路１５０が存在し、地上通信装置１１５，１２５，１３５の間にも望ましくない信号経路１６０が存在する。衛星１１０，１２０，１３０は、強化デジタル・ビームフォーマ（EDBF:enhan ced digital beamformers）を採用することが望ましい。また、地上通信装置１１５，１２５，１３５も強化デジタル・ビームフォーマを採用することが望ましい。衛星１１０，１２０，１３０と地上通信装置１１５，１２５，１３５は、衛星通信システム１００内ではノードとして見ることができる。本発明の好適な実施例の以下に述べる特徴は、衛星通信システム１００の任意のノードにおいて、あるいは他の無線周波数（RF）通信システムの任意のノードにおいて実用化することができる。地上通信装置１１５，１２５，１３５は、所望の信号経路１１７，１２７，１３７により図示されるように、所望の信号方向に開設されるRF通信リンクを用いて、衛星１１０，１２０，１３０と通信を行う。地上通信装置１１５，１２５，１３５は、地上リンク（図示せず）を用いて通信装置１１５，１２５，１３５と同様の他の地上通信装置と通信を行う。衛星１１０，１２０，１３０は、クロスリンク（図示せず）を用いて、衛星１１０，１２０，１３０などの他の衛星と通信を行う。受信モードにおいては、強化デジタル・ビームフォーマの受信機部分が衛星のアンテナ・ビームを、その主要な通信ビームが特定の地上通信装置を望ましくは指し示し、さらに、好ましくは干渉する信号送信機がある場合その方向におけるアンテナの受信パターンにワイド・ヌルを設けるように構築する。従って、望ましくない信号経路上に受信される干渉はすべて大幅に軽減される。好ましくは、衛星の受信機アンテナ・パターンにおけるワイド・ヌルは、その衛星の視野内に送信される各干渉信号に向けて向けられ、それを追跡する。これを実行するために、強化デジタル・ビームフォーマの制御マトリクスが定期的に調整され、衛星および／または干渉信号送信機が移動しても、ヌルを干渉信号送信機の方向に維持する。従って、受信機モードのワイド・ヌルは、連続的に更新しなくともダイナミックに制御される。ワイド・ヌルにより、更新速度を連続から定期的な更新速度に軽減することができる。送信モードにおいては、強化デジタル・ビームフォーマの送信機部分は、衛星のアンテナ・ビームを、その主要な通信ビームが特定の地上通信装置を望ましくは指し示し、さらに、好ましくは既知の干渉信号受信機の方向における被送信アンテナ・パターンを設けるように構築する。従って、望ましくない信号経路上で干渉信号受信機により受信することのできる信号エネルギが大幅に軽減される。好ましくは、アンテナの送信パターンにおけるワイド・ヌルは、その衛星の視野内にある各干渉信号受信機に向けられ、それを追跡する。これを実行するために、強化デジタル・ビームフォーマの制御マトリクスが定期的に調整され、衛星および／または干渉信号受信機が移動しても、ヌルを干渉信号受信機の方向に実質的に維持する。さらに、送信モードのワイド・ヌルも、連続的に更新せずにダイナミックに制御される。送信モードにおいてワイド・ヌルを開設することにより、更新速度を連続から定期的な更新速度に軽減することができる。好適な実施例においてはワイド・ヌルは、干渉信号送信機または受信機に向けられる任意のアンテナ・パターンに置かれる。通常、２つのノード間に見通し線（line of sight）経路が存在する場合にのみ、RF通信システムの２つのノード間に通信チャネルが開設される。移動ノードについては、視野が開設される。衛星から地上への通信チャネルの場合は、視野の中心は、衛星が頭上にあるときに発生するのが普通である。従って、ノードの送信および受信アンテナ・パターンにおける任意のあるいはすべてのワイド・ヌルは、他のノードに従ってオン／オフになる。RF通信装置（ノード）の受信および送信アンテナ・パターンにワイド・ヌルを配置することにより、２つ以上の通信システムがより効率的にスペクトルを共有することができる。本発明の好適な実施例においては、送信および受信ヌルは同様の方向に配置される。強化デジタル・ビームフォーマが地上通信装置１１５，１２５，１３５内に採用されると、望ましくは、その送信および受信アンテナ・ビーム特性を調整して、その主アンテナ・ビームが所望の衛星を指し示し、なおかつワイド・ヌルを干渉信号の方向に向ける。到達方向は、特に、地上通信装置の位置に関する情報を用いて決定することができる。強化デジタル・ビームフォーマは、衛星１１０，１２０，１３０内に採用されると、望ましくはその送信および受信アンテナ・ビーム特性を調整して、その主アンテナ・ビームが所望の地上通信装置を指し示し、なおかつワイド・ヌルを他の干渉する地上通信装置の方向に向ける。到達方向は、特に、衛星の位置に関する情報を用いて決定することができる。第２図は、本発明の好適な実施例による強化デジタル・ビームフォーマを備えるトランシーバ・サブシステムの簡略なブロック図である。トランシーバ・サブシステム２００は、アレイ・アンテナ２２０，複数の受信機モジュール２２６，複数のアナログ−デジタル（A/D）変換器２２８，複数のデジタル−アナログ（D/A）変換器２４４，複数の送信機モジュール２４６，データ・プロセッサ２５０および強化デジタル・ビームフォーマ２１０を備える。強化デジタル・ビームフォーマ２１０は、受信デジタル・ビーム形成(RDBF:receive digital beamforming)ネットワーク２３２,送信デジタル・ビーム形成(TDBF:transmit digital beamforming)ネットワーク２４０およびコントローラ２４２を備える。強化デジタル・ビームフォーマ２１０は、所望の特性を有するアンテナ・ビーム・パターンを形成するために必要なビーム方向付けおよび制御機能を実行する。RDBFネットワーク２３２からのデジタル・データがデータ・プロセッサ２２５０に送付される。TDBFネットワーク２４０は、データ・プロセッサからデジタル・データを得る。デジタル・データには、送信用データならびに制御用データが含まれる。アレイ・アンテナ２２０は、好ましくは線形の二次元アレイに配列される要素２２２を備える。しかし、他の構造も適する。被受信無線周波数（RF）信号が検出され、要素レベルでデジタル化される。被受信信号に応答して、受信機モジュール２２６がアナログ・ベースバンド信号を生成する。受信機モジュール２２６は、周波数下方変換，濾波およびA/D変換器２２８に釣り合う電力レベルへの増幅の機能を実行する。アナログ・ベースバンド信号が、同相（Ｉ）および直角位相（Ｑ）A/D変換器を用いて、デジタル・データに変換される。Ｉ，Ｑ成分は、それぞれ複素数アナログ信号包絡線の実数部分と虚数部分とを表す。好ましくは、要素２２２と受信機モジュール２２６との間には１対１の対応が存在する。 A/D変換器２２８は、アナログ・ベースバンド信号をサンプリングおよびデジタル化して、デジタルＩ，Ｑ信号を生成する。各A/D変換器は、好ましくは、それぞれにアレイ要素により生成される信号の処理専用である。A/D変換の後で、デジタルＩ，Ｑ信号はRDBFネットワーク２３２により処理される。アレイ・アンテナを伴うEDBFを用いることにより、能力の利得，干渉の軽減および性能の改善を達成することができる。通常、デジタル・ビーム形成とは、ベースバンドにおいて、複数の同時に独立して制御され、デジタル信号処理を通じて制御されるビームの生成を指す。デジタル・ビーム形成の実行については、上記に示される関連発明Nos.５〜８の同時継続出願に開示される。強化デジタル・ビーム形成の能力により、通信システムはビームを発信源に割り当てて、総合的な能力とサービス品質を最適化する資源割付手段を採用することができる。ビームは、トラフィック密度により可変するビーム幅とヌル幅とを有するように設計される。周波数割当およびEDBF法を用いて、共チャネル干渉を最小限に抑える。好適な実施例においては、多数の制御可能受信／送信要素からなるアレイ・アンテナが強化デジタル・ビーム形成法と共に用いられる。アレイからのビーム・パターンは、アレイの両端に線形位相重み付けを適用することにより方向付けすることができる。アレイのパターンは、個々の要素の出力に振幅および位相重み付けを行うことにより整形することができる。マトリクス形式の加重値がコントローラ２４２によりRDBFネットワーク２３２に伝えられる。適切なアルゴリズムを用いて、RDBFネットワーク２３２は、各放出要素２２２の適切な加重を適応的に決定する。これは、アンテナ・システムの全体的なデータ処理能力に比較して相対的に遅い速度で実行することができる。コントローラ２４２が、以下に説明する手順および処理をシステム・ダイナミックスに依存する速度で実行する。 RDBFネットワーク２３２は、デジタルＩ，Ｑ信号をデータ・プロセッサ２５０に提供するが、これらは各放出要素２２２から受信される信号を表す。デジタル信号は、同相（Ｉ）および直角位相（Ｑ）情報を含み、これは各要素が受信する信号に関する振幅および位相情報を表す。データ・プロセッサ２５０が、このデジタルＩ，Ｑデータを他のサブシステムが用いるように変換する。データ・プロセッサ２５０は、デジタル・データをTDBFネットワーク２４０およびコントローラ２４２に提供する。コントローラ２４２は、送信ビーム加重をマトリクス形式でTDBFネットワーク２４０に与える。適切なアルゴリズムを用いて、TDBFネットワーク２４０が各放出要素２２２の適切な加重を適応的に決定する。好ましくは、アレイ・アンテナ２２０の各送信放出要素２２２に対応するように送信ビーム加重が与えられる。下記に説明する手順を用いて、コントローラ２４２は送信プロセスおよび受信プロセスの両方の適切な加重を適応的に決定する。 D/A変換器２４４は、TDBFネットワーク２４０の各放出要素のデジタル出力信号を、各放出要素２２２の対応するアナログ信号に変換する。送信機モジュール２４６は、放出要素２２２による送信に適する信号を生成する。好ましくは、送信機モジュール２４６は、周波数上方変換，濾波および増幅の機能を実行する。第２図に示されるトランシーバ・サブシステム２００は、固定ビーム・アンテナを有する従来のシステムに比して利点を有するが、これは、特にトランシーバ・サブシステム２００がビーム・パターンを適応的に調整して、干渉データに応答してワイド・ヌルを生成するためである。また、トランシーバ・サブシステム２００は、通信サービスに対する需要に応じてアンテナ・ビーム・パターンを提供し、望ましくない（非所望）RF信号のヌル化を改善する。これらの特徴は、コントローラ２４２およびデータ・プロセッサ２５０内に埋め込まれる適切なソフトウェアを通じて実現される。データ・プロセッサ２５０は、１つ以上のプロセッサを用いて実現することができる。データ・プロセッサ２５０は、その命令として働き、データ・プロセッサ２５０により実行されると、トランシーバ・サブシステム２００に下記に説明する手順を実行させるデータを格納する。データ・プロセッサ２５０は、管理および制御機能を提供する。データ・プロセッサ２５０は、好ましくは、周波数の割付と、トランシーバ・サブシステム２００間のリンクに関する時間スロットの割当も行う。コントローラ２４２も、１つ以上の並列プロセッサを用いて実現することができる。コントローラ２４２も、その命令として働き、コントローラ２４２により実行されると、強化デジタル・ビームフォーマ２１０に下記に説明する手順を実行させるデータを格納する。コントローラ２４２は、デジタル信号プロセッサを用いても実現することができる。コントローラ２４２は、対数変換器，逆対数変換器および並列プロセッサを備えることのできる特殊なプロセッサを用いて実現することができる。好適な実施例においては、トランシーバ・サブシステム２００では、いくつかの強化デジタル・ビームフォーマ２１０が利用される。トランシーバ・サブシステム２００は、通信システム１００（第１図）内の少なくとも１つの低地球軌道（LEO：Low Ear th Orbit）衛星に組み込まれる。しかし、本発明は、低地球軌道，中間地球軌道または高地球軌道を有する衛星を含むシステムや、異なる高度にある衛星を含むシステムにも適応可能である。また、本発明は、任意の傾斜角度を有する軌道に適応可能である。多くの異なる構造がトランシーバ・サブシステム２００および強化デジタル・ビームフォーマ２１０に有用であることは、当業者には理解頂けよう。好適な実施例においては、地上通信装置にもいくつかの強化デジタル・ビームフォーマ２１０が利用される。より多くの衛星が利用されるようになると、地上通信装置は、ますます密度が大きくなる干渉環境内で機能することを求められる。場合によっては、衛星が同じ通信システムの一部であることも、異なる通信システムの一部であることもある。標準的なデジタル・ビーム形成は、ナロー・ヌルのために、サイドローブ構造よりも、ビーム間の分離を増大させるのに効果的である。通常、形成される各ビームは、干渉ビームの規定される見通し方向（look direction）に対し１つのヌルを表すことができる。しかし、標準的なデジタル・ビーム形成には、指示誤差に対する感度，帯域幅および軌道のダイナミックスについて、特にスティッキー・ビーム(sticky beam)に関して考慮すると制約がある。スティッキー・ビームとは、衛星が空中を移動しても実質的に地表に固定される終点を有するビームを指す。割り当てられるビーム方向が実際のビーム方向から逸脱すると、シャープなヌルは実際の方向と一致しない。これは、割り当てられるビーム方向がビームに中心を合わせられないために起こる。その結果、標準的なデジタル・ビーム形成の利点には限界がある。好適な実施例においては、標準的ビーム形成のナロー・ヌルの有効性の限界が、基調をなすアルゴリズムを強化してより広いヌルを生成することによって排除される。これらのより広いヌルは、場合によってはビーム幅のかなりの部分を占め、また場合によってはさらに広いこともある。それに由来する強化デジタル・ビーム形成法は、ビーム指示，走査および帯域幅関連の誤差においてより許容性が高い。標準的DBF用途で用いられてきたアルゴリズムの１つは、最良線形不偏推定子（BLUE:best linear unbiased estimator）である。このアルゴリズムは、アレイの重み係数を調整して、所望の信号推定値の分散を最小にする。BLUEアルゴリズムは、各ビームに関して他のすべてのユーザの方向のヌルを強制的に深くするので、指示誤差に敏感である。EDBF法をBLUEアルゴリズムと共に用いてその有効性を高めることができる。強化デジタル・ビーム形成アルゴリズムは、線形アンテナ・アレイに関して下記のように公式化される。所望の見通し方向の集合が与えられると、複素数化された変換マトリクスＴが導かれる。このマトリクスの行はアンテナ要素に対する加重である。本発明の好適な実施例においては、Ｔマトリクスが最適化されて所望の方向に沿うビームが生成され、それらの間には相互に広いヌルが表される。この場合、個別の信号の到達角度（AOA:angle of arrival ）に関する情報を得ることができる。ビーム見通し方向は、システムに与えられるAOAの推定値に対応する。AOAが正しい場合は、特定のビームはいずれもそれ自身の所望の信号を主として受信し、他のすべての信号は形成されるワイド・ヌルにより最大限ヌル化される。その結果、所望の信号は少量の信号レベルを失う。第３図は、Ｋ個の全方向性アンテナ要素の線形アレイと異なる発信源からのＪ個の入射面波を示す。発信源はある場合は受信機であり、またある場合は送信機である。受信機および送信機は、所望の信号源となることも、非所望信号の発信源となることもあり得る。図面を簡単にするために、１つの動作周波数ｆを想定し、半波長λ／２の均一な要素間隔が存在する。ｘはｘ軸に沿ってλ／２単位の単位間隔で均一に隔てられるＫ個のアンテナ要素位置３１０の実数ベクトルと定義する。また、ｓはＪ個の入射面波３２０の複素数包絡線を表すものとし、ψは対応する到達角度３３０とする。言い換えると：これらの式を、アンテナ位置ベクトル，入射信号ベクトルおよび到達角度ベクトルをそれぞれ定義する等式の集合とする。次に、Ｋ個のアンテナ素子に対する被受信信号ベクトル＾ｒは、次式の形で表される：ただしＡはＫｘＪ複素数値方向付けマトリクスであり、このマトリクスの列は到達角度に対応する方向付けベクトル、ψの成分であり、ｎはゼロ平均加法ノイズ・ベクトルである。特に：ただしａ^jはｊ番目の方向付けベクトルである。これは、角度ψ_jにおいて入射する平面波信号によるＫ個のアンテナ要素に対する位相シェーディング（phase sh ading）を表す。デジタル・ビーム形成の目的は、被受信信号ベクトル＾ｒに関して動作する変換マトリクスＴを導いて、入射信号ベクトルｓの最適な推定値を求めることである。言い換えると、ｒが与えられると、最適性の適切な規準を満たすｓの推定値が求められねばならない。詳しくは、適切な推定値＾ｓは次式を最小限にするｓの値である：（４）の傾斜をゼロに設定すると：となり、所望の推定値が求められる：ただしＪｘＫ変化マトリクスをと定義すると：となり、入射信号ベクトルの最適推定値が得られる。（６）の推定値は、最良線形不偏推定子（BLUE）と称されることがある。この場合は、最良とは最適を示す；線形とは推定値が（８）に示されるように線形演算子を含むことを示し、不偏とは誤差式（４）がノイズ共分散により正規化されることを強調する。アンテナ要索に関連するノイズ・ベクトル成分が数値的に独立であるゼロ平均および等分散σ² _nであることを前提とすると、ノイズ共分散マトリクスは、次にようになる：そして（６）により、変換マトリクスは次のように簡約になる：これで：が導かれる。これは推定値の誤差＾ｓがＴｎであることを示す。この推定誤差の相対的な大きさは、明らかに推定値の質に関係する。Ｔ内の行はｎと相関しないなど、統計的前提を適切に設定すると、推定される信号は以下の近似式で与えられる：重要なのは、ノイズがない場合は、推定値＾ｓが実際の入射信号ベクトルｓと等しいことである。（２）と（８）を考慮すると次式が導かれる：ただしｒは、被受信信号ベクトル＾ｒのノイズのないものである。明らかに、Ｔは被受信信号ベクトルｒ、すなわち入射信号成分の複素数組成から入射信号ベクトルｓを抽出することのできるフィルタとして機能する。好ましくは、Ｔの行とｒの各ドット積が対応する入射信号を抽出し、他の信号を完璧に濾波する。これは、ＴのＪ行が、対応する到達角度ψと共に空間的通過帯域フィルタまたはビームを形成し、それらの間に相互ヌルを維持するということに等しい。大型のアンテナ・アレイを有する通信衛星上で強化デジタル・ビーム形成を行うには、オンボード・デジタル信号処理（DSP）サブシステムからの実質的な演算支援が必要である。軌道のダイナミックスおよび高速移動ビームまたはスティッキー・ビームに対する必要性により、演算負荷は大幅に増大する。衛星がその軌道を進行すると、地表の特定の点にビームを維持することが望ましい。望ましくは、これは、適切な累進位相増分を所望信号および非所望信号に関連する角度（方向）に加えることによって達成することができる。好適な実施例においては、当初の到達角度ψを当初の到達角度を中心とする角度の密度の高いクラスタに置き換えることによって相互のワイド・ヌルが実現される。これにより密接する複数のヌルが強制され、当初の角度の周囲により広い角度阻止が効率的に達成される。好ましくは、このクラスタには３つの到達角度が含まれ、そのうちの２番目が当初の角度の１つと等しい。通常、連続するクラスタ角度間の角度分離は、アレイのビーム幅の小分数であるが、間隔は均一でなくともよい。望ましくは、全クラスタ角度の集合を到達角度の正当な集合として用いると、広い相互ヌルを有するビームが形成される。ワイド・ヌルは、基本的なクラスタ化法に多少の修正を加えて実現される。好適な実施例においては、第１の当初の到達角度ψ₁が他のすべての当初の到達角度と関連するクラスタと合成され、到達角度リストΨとなる。次に標準的DBF法をこの拡大された到達角度リストに適応することで、当初の方向（ψ₁）における１つの良好なビームが得られる。これは、クラスタがそこに存在しないからである。これを強化デジタル・ビーム形成(EDBF:enhanced digital beamfor ming)と呼ぶ。当初の到達角度の各々についてこのプロセスを体系的に繰り返すと、広い相互ヌルを有する必要なビームが生成される。第４図は、本発明の好適な実施例によるEDBF手順の流れ図を示す。手順４００は段階４０２で始まる。段階４０４において、到達角度が決定される。到達角度は次式で説明される：段階４０６において、ヌルのクラスタが各到達角度について作成される。クラスタは次式で説明される：段階４０８において、強化変換マトリクスが以下のように空のリストに設定される：段階４１０において、計数変数（counting variable）（Ｎ）が１に初期化される。段階４１２において、Ｎ番目の到達角度と他のすべての信号のクラスタとを用いて平滑化リスト（flattened list）が作成される。首い換えると、当初の第１到達角度が以下のように、第１角度クラスタを除くすべてと合成される：ただしＬ＝（Ｊ−１）(２Ｉ−１)−１である。段階４１４において、方向付けマトリクスが次式を用いて計算される：段階４１６において、標準変換マトリクスの第１行が次式から計算される：段階４１８において、第１行が強化変換マトリクスＴ_eに追加される。段階４２０で、計数変数Ｎが１だけ増分される。段階４２２において、所望の信号をさらに計算するか否かの照会がなされる。所望の信号がすべて計算された場合は、手順４００は段階４３０に進み終了する。言い換えると、ψ＝｛｝の場合はＴ_eを戻して手順が終了する。所望の信号の全部が計算されていない場合は、手順が段階４２４に進む。段階４２４において、クラスタが回転される。好ましくは、これはψの第１要素を除いて、χを左に回転させるということである。段階４２４の後で、手順４００は段階４１２に戻り、第４図に示されるように反復される。上記のように、強化変換マトリクスＴ_eは空のリストとして始まり、ψにおける当初の到達角度のそれぞれについて１度に１行ずつ再帰的に構築される。望ましくは、段階４１２〜４２４の各ループについて、標準DBFマトリクスＴ_sの第１行がＴ_eに追加され、ψの最初の要素が除かれて、角度クラスタ・リストΨが左に回転される。従って、ψ内のすべての要素が用いられると、手順４００は強化変換マトリクスを戻して、アルゴリズム手順が終了する。第５図は、EDBF法を用いて生成されるビーム５１０とヌルのクラスタ（ワイド・ヌル）５２０の広角度図である。計算はEDBFおよび標準DBFを用いて、１６要素の線形アレイおよび２つの到達角度について行われた。この例では、所望のビーム（信号）５１０は４５度にあり、非所望信号は１３５度にある。第６図は、本発明の好適な実施例によるアンテナ・ビーム・パターンのヌル付近の領域のより詳細な図である。第６図においては、４度のセグメント（第５図から）が示されて、本発明のEDBF法を用いて得られるワイド・ヌル６１０の有効性をさらに実証する。ナロー・ヌル（狭いヌル）６２０が比較のために示される。ナロー・ヌル６２０は、標準DBF法を用いた結果である。ナロー・ヌル６２０は、図示されるように１つの角度にしか効果を持たない。ナロー・ヌル６２０は１度の小分数の広がりであり、すなわち１点において−６０デシベルのレベルを達成する。EDBF法によるワイド・ヌル６１０は、数度の幅を持ち、すなわち広い範囲に亘り−６０デシベルのレベルを達成する。ワイド・ヌル６１０をより有効に用いて、非所望信号により起こる干渉を最小限に抑えることができる。さらに計算が実行され、同一の１６要素アレイの実例の２つの予め形成されたビームが０．５度ずつ走査される。シミュレーションの結果、ワイド・ヌルは０．５度ずつ同量にビームを追跡することがわかる。また、この結果により、強化デジタル・ビーム形成は、従来の走査可能なビームに比べて性能の限界を提供することもわかる。デジタル・ビーム形成は、単独の動作周波数、おそらく通信システムの動作帯域幅の中心周波数について公式化されている。帯域幅Ｂが搬送周波数ｆ_cの小分数である狭帯域システムについては、帯域全体についてｆ_cにおいてDBF方式を安全に適用して、帯域端での性能の低下を極めて低くすることができる。しかし、分数帯域幅Ｂ／ｆ_cが増加するにつれて、ヌルの移動が増大すると性能の低下が顕著になる。これは、より大きな分数帯域幅を持つシステムにっいて標準的DBF性能を制限することの多い残念な現象である。 EDBFは帯域幅によるこのような低下を最小限に抑える。EDBFは、広い相互ヌルを与えて干渉を軽減することにより、衛星通信システムの有効性を大きくする。帯域幅がより大きい場合は、EDBF法と共にチャネル化を用いることができる。この場合、動作帯域は許容可能なEDBF性能に対応するだけ充分に小さいサブ帯域に分割される。強化デジタル・ビーム形成アルゴリズムにより形成されるビーム・パターンは受信動作および送信動作に等しく良好に適応され、望み通りデジタルに方向付けすることができる。方向付けの程度がビーム幅の分数に限られる場合は、ワイド・ヌルがすべてそれに応じて方向付けされ、それによって望ましくない共チャネル干渉を抑える。すなわち、強化デジタル・ビームフォーマのＴマトリクスは標準DBFのＴマトリクスほど頻繁に更新する必要がない。強化デジタル・ビーム形成アルゴリズムは、狭い相互ヌルおよび広い相互ヌル、すなわちより一般的には所望の幅の相互ヌルの組み合わせを生成するためにも用いることができる。このような融通性により、異なるビーム幅と異なるヌル幅を有する平行ビームが可能になる。第７図は、本発明の好適な実施例により、受信機においてEDBF法を用いる手順の流れ図を示す。手順７００は段階７０２で始まる。段階７０４において、所望信号の数が識別され、到達方向が所望の信号の各々に関して決定される。場合によっては単独の所望信号が考察される。また、多くの所望信号が考察される場合もある。段階７０６において、非所望信号の数が識別され、到達方向が非所望信号の各々に関して決定される。場合によっては単独の非所望信号が考察される。また、多くの非所望信号が考察される場合もある。本明細書に開示される強化デジタル・ビーム形成アルゴリズムは、有効に機能するために到達方向情報を必要とする。好適な実施例においては、GPS補助位置特定システムを用いて到達方向を求める。代替の実施例においては、方向発見サブシステムに到達角度情報を備えることができる。このサブシステムは既存のアレイの一部または全部を利用して、入射源の方向を正確に発見する。好適な実施例においては、到達角度が二次元で決定される。代替の実施例においては、到達角度は三次元で決定される。段階７０８において、ヌル化法（nulling strategy）が受信モードについて決定される。ヌル化法には、ワイド・ヌルの特徴化が含まれる。ワイド・ヌルは、ヌルのクラスタによって構成される。カバレージ範囲が設定される。カバレージ範囲は、ワイド・ヌルの幅を決定する。カバレージ範囲は非所望信号の各々について異なることもある。また、ワイド・ヌルを設定するために用いられるナロー・ヌルも決定される。好適な実施例においては、クラスタ内のナロー・ヌルの最小数は３である。場合によっては、各非所望信号がそれに伴うワイド・ヌルを有することがある。また、それに伴うワイド・ヌルを持たない非所望信号もある。実施例によっては、ヌル化法を展開するにあたり量子化が問題となることがある。ビーム数とそれらの相対的位置もヌル化法の要因となりうる。ヌル化法は、未知の干渉信号源の数にも影響を受けることがある。ある方向または干渉源が省略されたりわからない場合、強化デジタル・ビームフォーマはその方向に非所望信号を設定しない。この場合、EDBFは他のビーム・パターン内でその方向にはヌルを示さない。これは、競合システムがビームフォーマに未知であり、無視される１つ以上の入射信号を与える場合に起こる。好適な実施例においては、方向がわかるとEDBFはこれら外部源の方向にヌルを形成する。代替の実施例においては、ヌルを広くして、疑わしい干渉源をカバーすることもできる。段階７１０において、第４図に示される手順を用いて強化変換マトリクスが決定される。段階７１２において、アンテナ・アレイの重み係数が決定される。重み係数は、強化変換マトリクスから決定される。段階７１４において、所望信号および非所望信号が受信機により受信され処理される。所望信号のレベルが最大になり、少なくとも１つの非所望信号のレベルがワイド・ヌルを用いて最小になる。手順７００は段階７１６で終了する。第８図は、本発明の好適な実施例により、送信機においてEDBF法を用いる手順の流れ図を示す。手順８００は段階８０２で始まる。段階８０４において、いくつかの所望信号に関して信号レベルと方向が決定される。場合によっては単独のビームが用いられる。また場合によっては多くの所望信号に対応するために多くのビームが必要とされる。段階８０６において、いくつかの非所望信号に関して信号レベルと方向とが決定される。これらの非所望信号の各々について送信方向が決定される。送信機の場合、非所望信号はこの信号により悪影響を受ける既知の受信機を表す。これらの既知の受信機において許容レベルの干渉を設定する信号レベルも決定される。場合によっては単独の非所望信号が考察される。また、多くの非所望信号が考察される場合もある。本明細書に開示される強化デジタル・ビーム形成アルゴリズムは、有効に機能するために送信方向情報を必要とする。好適な実施例においては、GPS補助位置特定システムを用いて送信方向を求める。代替の実施例においては、地上サブシステムに送信角度情報を備えることができる。好適な実施例においては、送信角度が二次元で決定される。代替の実施例においては、送信角度は三次元で決定されることもある。段階８０８において、ヌル化法が設定される。ヌル化法には、ワイド・ヌルの特徴化が含まれる。ワイド・ヌルは、ヌルのクラスタによって構成される。カバレージ範囲が各非所望信号について設定される。カバレージ範囲は、各ワイド・ヌルの幅を決定する。カバレージ範囲は非所望信号の各々について異なることもある。また、カバレージ範囲は、送信機の相対的位置に基づいて可変することもある。たとえば、宇宙に基地を置く送信機のワイド・ヌルのカバレージ範囲はその相対的位置が変わると可変する。また、各ワイド・ヌルを設定するために用いられるナロー・ヌルの数も決定される。好適な実施例においては、クラスタ内のナロー・ヌルの最小数は３である。場合によっては、各非所望信号がそれに伴うワイド・ヌルを有することがある。また、それに伴うワイド・ヌルを持たない非所望信号もある。実施例によっては、ヌル化法を展開するにあたり量子化が問題となることがある。ビーム数とそれらの相対的位置もヌル化法の要因となりうる。ヌル化法は、不正確な位置にある受信機にヌルを提示しようとすることでも影響を受けることがある。受信機の方向がわからない場合、強化デジタル・ビームフォーマはその方向にワイド・ヌルを形成しない。これは、２つ以上のシステムがスペクトルを共有しようとする場合に起こることがある。好適な実施例においては、EDBFは、その正確な方向がわからないので、これら識別されない受信機の方向にはヌルを形成しない。代替の実施例においては、ヌルを広くして、疑わしいエリアをカバーすることもできる。段階８１０において、第４図に示される手順を用い、到達角度を送信角度の置き換えて強化変換マトリクスが決定される。段階８１２において、アンテナ・アレイの重み係数が決定される。重み係数は、強化変換マトリクスから決定される。段階８１４において、主ビームが所望方向に送信され、ワイド・ヌルが非所望信号受信機に向けられる。所望信号方向に送信される信号のレベルが最大になり、少なくとも１つの非所望信号方向に送信される信号のレベルがワイド・ヌルを用いて最小になる。手順８００は段階８１６で終了する。現在のシステムではスペクトル効率が低くなることがあるが、これは特に、充分な分離を行うためにビーム間により大きな間隔が必要とされるためである。本発明で用いられる強化デジタル・ビーム形成は、広い相互ヌルのためにビーム間の分離を増大するのに効果的である。本発明の好適な実施例においては、共チャネル・ビームは広い相互ヌルにより提供される追加の分離の強度のために、より近くに配置される。強化デジタル・ビーム形成は、基本的には開ループの概念である。ビームフォーマに対して必要な入力は、ビームを形成しようとする所望の見通し方向の集合である。そのために、これらの方向が正確でないと、ビームは実際の発信源から離れた場所を指し示す。さらに重大なことは、相互ヌルが理想的な位置からずれて、全体的な性能が低下することである。強化デジタル・ビーム形成法を用いて設定されるアンテナ・パターンは、ヌルを広くすることで不正確性に対してより許容性を持つ。これらのアンテナ・パターンは、指示誤差や他の不正確性があると、干渉信号を阻止する機能を持つ。干渉阻止量は、ヌルのカバレージ範囲の広さと、カバレージ範囲内に提供されるナロー・ヌルの数に基づく。ビーム・パターンにワイド・ヌルを設定するためにカバレージ範囲とヌル数が変更され、これらのワイド・ヌルは干渉信号の方向に置かれる。強化デジタル・ビーム形成計算が必要に応じて実行される。更新速度は、所望のおよび非所望の送信機および受信機に対する衛星位置の変化を含むいくつかの要因に依存する。たとえば、仰角の変化速度が０．０５６９°／ｓの場合、これは１フレーム長が９０msecとして０．００５° ／フレームに相当する。ビームフォーマの修正が０．５°毎に必要とされると、 AOA情報を１００フレーム毎に更新する必要がある。これは、デジタル信号プロセッサを利用して実行することができる。しかし、この計算は単に変換マトリクスＴを形成するためだけのものである。ビームを形成するには、この変換をデータ上で実行しなければならない。この演算は線形変換を計算するより簡単であるが、はるかに頻繁に行わねばならないので処理速度要件を支配する。好適な実施例においては、この処理速度は特殊な平行プロセッサを用いて達成される。これは、EDBFの線形変換を抽出するために用いる方法または規準に関わらず当てはまる。代替の実施例においては、プロセッサは対数システム（LNS:logarithmic numb er system）演算を用いる。乗算演算を乗算器でなく加算器で行うことができるのでLNS演算により利点が得られる。デジタル加算器回路は匹敵する乗算器回路よりもはるかに小さい傾向がある。そのため、LNS演算ユニットを組み込むことにより、ビーム形成プロセッサアレイの寸法を小さくすることができる。 LNSプロセッサは、対数変換器，加算回路，加重回路および逆対数（log^-1）変換器を備えることができる。対数変換器および逆対数変換器は、上記の関連発明 Nos.１〜４の同時継続出願の米国特許出願に開示される変換器のうち任意のものを用いて実現することができる。強化デジタル・ビーム形成アルゴリズムはアンテナ・アパーチャ・テーパがある場合もない場合も用いることができ、ビーム解像度はテーパにより可変することがある。通常、展開可能なアンテナ・アレイはサイドローブが充分に低い構造を制御し維持するためにアパーチャ・テーパを有するが、同等量のビームの広がりが犠牲になる。アパーチャ・テーパは、予測できないサイドローブ干渉に対する対策として従来のアレイ設計に用いられる。好適な実施例においては、アパーチャ・テーパが強化デジタル・ビーム形成と共に用いられる。シミュレーションにより、多少ビームが広がりサイドローブ構造が低くなることを除いて、アパーチャ・テーパは強化デジタル・ビーム形成にはほとんど悪影響を及ぼさないことがわかっている。代替の実施例においては、種々のアパーチャ・テーパ法を強化デジタル・ビームフォーマと組み合わせて利点を得ることができる。本発明の方法および装置により、衛星通信システムの機能は、ワイド・ヌルを持つアンテナ・パターンを用いることにより大幅に強化することができる。ワイド・ヌルを用いて干渉信号の影響を最小限に抑えることは種々の用途に最適化することができ、本発明の方法および装置を利用するシステムではその他のコスト上の利点も得られる。本発明は好適な実施例に関して上記に説明された。しかし、本発明の範囲から逸脱せずにこの実施例に変更および修正を加えることができることは、当業者には認識頂けよう。たとえば、好適な実施例はビームフォーマについて特定のブロック図を用いて開示されるが、異なるブロック図を用いる他のシステムも構築可能である。従って、当業者に明白なこれらとその他の変更および修正は、本発明の範囲に包含されるものとする。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，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，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者ワーブル，キース・バクラブアメリカ合衆国アリゾナ州チャンドラー、サウス・ラグナ3215 (72)発明者パン，シャオ−ウェイアメリカ合衆国イリノイ州レイク・ズリッチ、ウエスト・ハーバー・ドライブ157 (72)発明者ワン，シェイ−ピン・トーマスアメリカ合衆国イリノイ州ロング・グローブ、エッジウッド・レーン1701 【要約の続き】

Claims

【特許請求の範囲】１．Ｋ（Ｋは整数）個の非所望信号からの干渉を軽減する方法であって：第１数の所望信号を識別する段階；第２数の非所望信号を識別する段階であって、前記第２数の非所望信号が前記Ｋ個の非所望信号を含む段階；および前記Ｋ個の非所望信号に向けられるワイド・ヌルを提供することにより前記Ｋ個の非所望信号からの前記干渉を軽減する段階であって、前記ワイド・ヌルがヌルのクラスタである段階；によって構成されることを特徴とする方法。２．前記軽減段階が：前記第１数の所望信号に関するビーム方向を決定する段階；および前記Ｋ個の非所望信号に関するヌル方向を決定する段階；によってさらに構成されることを特徴とする請求項１記載の方法。３．前記軽減段階が、二次元の到達角度を用いて前記ビーム方向および前記ヌル方向を決定する段階によってさらに構成されることを特徴とする請求項２記載の方法。４．前記軽減段階が、三次元の到達角度を用いて前記ビーム方向および前記ヌル方向を決定する段階によってさらに構成されることを特徴とする請求項２記載の方法。５．前記軽減段階が：前記ヌル方向周囲のカバレージ範囲を決定する段階；および第３数のヌルをカバレージ範囲内に提供する段階；によってさらに構成されることを特徴とする請求項５記載の方法。６．前記軽減段階が、強化デジタル・ビーム形成(EDBF)アルゴリズムと強化変換マトリクスを用いて前記第３数のヌルを提供する段階によってさらに構成されることを特徴とする請求項５記載の方法。７．前記EDBFアルゴリズムが：ａ）ゼロ要素を有する強化変換マトリクスを作成する段階；ｂ）前記第１数の所望信号内にＮ個の所望信号に関する到達角度を識別するＮ個のビーム方向を決定する段階；ｃ）Ｊ番目のビーム方向を識別する段階であって、前記Ｊ番目のビーム方向がＮ個の所望の信号内のＪ番目の所望信号に関する到達角度を識別する段階；ｄ）前記第２数の非所望信号内の前記Ｋ個の非所望信号に関して到達角度を識別するＫ個のヌル方向を決定する段階；ｅ）角度のＫ個のクラスタを構築する段階であって、１つのクラスタが１つのヌル方向に関して構築される段階；ｆ）前記Ｊ番目のビーム方向の前記到達角度と前記Ｋ個の角度クラスタとを合成することにより平滑化リストを構築する段階；ｇ）前記平滑化リストを利用して方向付けマトリクスを計算する段階；ｈ）前記方向付けマトリクスを利用して標準変換マトリクスを計算する段階；ｉ）前記標準変換マトリクスの第１行を前記強化変換マトリクスに追加する段階；ｊ）前記Ｊ番目のビーム方向を放棄する段階；ｋ）前記平滑化リストを左方向に回転する段階；ｌ）Ｊを増分する段階；ｍ）ＪがＮより大きくない場合は、段階ｃ）に戻り、段階ｃ）ないしｍ）を繰り返す段階；およびｎ）ＪがＮより大きい場合に終了する段階；によってさらに構成されることを特徴とする請求項６記載の方法。８．複数の非所望信号からの干渉を軽減するために受信機を動作する方法であって：前記受信機において第１数の所望信号と第２数の非所望信号とを含む信号を受信する段階であって、前記第２数の非所望信号が前記数の非所望信号を含む段階；前記第１数の所望信号に関するビーム方向を決定する段階；前記数の非所望信号に関するヌル方向を決定する段階であって、所望信号がビーム方向を定義し、非所望信号がヌル方向を定義し、前記ビーム方向および前記ヌル方向は二次元の到達角度を用いて決定される段階；および前記受信機により、前記数の非所望信号に向けられるヌルのクラスタを提供することによって、前記数の非所望信号からの前記干渉を軽減する段階；によって構成されることを特徴とする方法。９．アレイ・アンテナと共に用いる強化デジタル・ビームフォーマを用いて干渉を軽減するために送信機を動作する方法であって、前記アレイ・アンテナが複数の方向付け可能なアンテナ・ビーム・パターンを提供する複数の放出要素を有し、前記強化デジタル・ビームフォーマが前記複数の方向付け可能なアンテナ・ビーム・パターンを制御する少なくとも１つの制御マトリクスを提供する方法であって、前記方法が：少なくとも１つの方向付け可能なビーム・パターンを送信する段階であって、前記少なくとも１つの方向付け可能なビーム・パターンが所望の信号方向における第１レベルの少なくとも１つのビームと複数の非所望信号とを備え、前記複数の非所望信号が干渉レベルを決定する段階；前記強化デジタル・ビームフォーマと前記少なくとも１つの制御マトリクスとを用いて前記干渉レベルを削減する段階；前記少なくとも１つの制御マトリクスを調整して前記第１レベルを増大する段階；前記少なくとも１つの制御マトリクスを再調整して、少なくとも１つのヌルのクラスタを提供する段階であって、前記少なくとも１つの１つのヌルのクラスタが前記干渉レベルを削減する段階；および前記調整段階と前記再調整段階とを複数回繰り返して、前記第１レベルを増大させ前記干渉レベルを減少させる段階；によって構成されることを特徴とする方法。１０．アレイ・アンテナと共に用いる強化デジタル・ビームフォーマを備えるトランシーバ・サブシステムであって、前記アレイ・アンテナが複数の方向付け可能なビーム・パターンを提供する複数の放出要素を有しており、前記トランシーバ・サブシステムが：アレイ・アンテナ；前記アレイ・アンテナに結合される複数の受信機モジュール；前記複数の受信機モジュールに結合される複数のアナログ−デジタル（A/D）変換器；前記アレイ・アンテナに結合される複数の送信機モジュール；前記複数の送信機モジュールに結合される複数のデジタル−アナログ（D/A）変換器；前記複数のA/D変換器に結合され、前記複数のD/A変換器に結合される強化デジタル・ビームフォーマであって、前記強化デジタル・ビームフォーマを用いて前記複数の方向付け可能なアンテナ・ビーム・パターンのうち少なくとも１つのパターンにおいてワイド・ヌルを生成する強化デジタル・ビームフォーマ；および前記強化デジタル・ビームフォーマに結合されるデータ・プロセッサ；によって構成されることを特徴とするトランシーバ・サブシステム。