JP2001524773A - 無線信号を受信する方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は無線システム、特にアンテナ組立体により発生されたビームの助けにより無線信号を受信する方法と装置に関係する。アンテナ組立体の第1のもののビームの各々に対して、同じ空間区域をカバーするアンテナ組立体の第２のものにもビームが存在する。第２のものにより受信された信号は第１のアンテナ組立体により受信された信号に対して遅延される。次いで第１アンテナ組立体からの信号はアンテナ組立体の第２のものからの信号と組み合わされる。組合せ信号は同じ空間区域をカバーするビームから得られる。各組合せ信号は次いで結合無線受信器で無線受信される。DOA推定は全てのビームから得られた無線受信信号を基に計算可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （発明の技術分野） 本発明は無線システムに関係し、特にアンテナビームの助けにより無線信号を
受信する方法と装置に関係する。

【０００２】 （関連技術の説明） 受信無線信号の品質は多くの自然現象により影響される。

【０００３】 これらの現象の内の１つは時間分散であり、これは受信器に到達する前に伝播
路中の異なる位置の障害物により反射される送信器からの経路上の信号により発
生する。信号が走行する異なる伝播路のため、信号は異なる時間遅延で受信器に
到達する。無線システムにディジタルコード化信号を導入すると、時間分散の信
号は成功裏に復元可能である。時間分散信号を復元するためレーク（RAKE）受信
器又はイコライザを使用することは当業者には公知である。

【０００４】 高速フェーディング又はレーリー（Raleigh）・フェーディングと呼ばれる他 の現象は、送信器又は受信器から近距離の物体により送信器から受信器への路上
で散乱される信号により発生する。このように、互いに位相関係がわずかにシフ
トした異なる信号版が受信される。位相差が好ましくない区域スポットでは、受
信した信号版の総和は非常に低くなり、零に近いこともある。これは、受信信号
が実質的に消滅するフェーディング・ディップを発生する。フェーディング・デ
ィップは波長と同じオーダーの距離で頻繁に発生する。９００メガヘルツ無線帯
域では２つのフェーディング・ディップ間の距離は１５−２０ｃｍのオーダーで
ある。移動中の送信器又は受信器の場合、高速フェーディングの結果としての２
つの連続するフェーディング・ディップ間で経過する時間は、信号の搬送波周波
数と受信器に対する送信器の速度の両方に依存する。

【０００５】 フェーディングに対処する１つの公知の方法は、無線受信局にアンテナ・ダイ
バーシティシステムを設けることである。このシステムは互いに空間的に又は直
交偏極方向に、またはその組合せにより分離された２個以上の受信アンテナを含
む。結果として、各アンテナにより受信された信号のフェーディングの相関は減
少し、従って両方のアンテナが同時にフェーディング・ディップに曝される可能
性は減少する。アンテナ・ダイバーシティ装置により受信される両方の信号の無
線受信を可能とするため、無線受信局は各受信アンテナに別々の受信器分岐を備
える。

【０００６】 無線送信に障害を与える第３の現象は干渉である。干渉信号は、所要信号と同
じチャネルで受信される任意の不要信号として特徴付けられる。軍用無線システ
ムでは、対処すべき最も重要な干渉はジャミング、すなわち敵による意図的な妨
害である。セルラ無線システムでは、干渉問題は通信の容量需要と密接に関係し
ている。無線スペクトルは不足しているリソースであり、セルラ事業者に与えら
れた無線周波数帯域は有効に使用されなければならない。このため、事業者サー
ビス域はセルに分割され、あるセルで使用された無線チャネルは間に最小数のセ
ルを有するセルで再使用される。移動電話の人気のため、トラヒック容量の需要
は急速に増大している。容量需要を処理する１つの方法はセルの大きさを減少し
、これにより区域単位当りのチャネルのより密な再使用を可能にし、従って周波
数再使用因子を保持しつつ特定区域の通信容量を増加させることである。

【０００７】 都市の中心や鉄道の駅のような容量需要が大きい区域では、基地局の場所を見
出すことがしばしば困難となる。基地局の利用可能な場所は吊下げ可能な壁の形
式を取る。このような性質の場所の場合、無線基地局が小さく電力を要しないこ
とが重要である。電力は冷却を必要とし、冷却は空間を必要とするため、無線基
地局の大きさは電力消費と関係する。例えば新たな無線基地局の場所を使用する
ため当局から認可を受ける場合に関しても、設備の外観も重要である。

【０００８】 セルラ・システムの人気の増加のため、干渉に対処し、また大きなトラヒック
容量を可能とする新たな方法を見出す必要がある。このため、セルラ・システム
の無線基地局での適合アンテナの使用が多大な興味を呼んでいるが、商用システ
ムでは今だ実装されていない。適合アンテナはビーム形成装置に接続されたアン
テナアレイを一般に含む。適合アンテナは、各々が細い所定の空間区域をカバー
し、広範囲の所定区域又はセクタ内を全方向的に一緒にカバーするアンテナ・ビ
ームの組を形成する。移動送信器から送信された信号はアンテナ・ビームの各々
により受信され、信号の各々の版が別々に受信されて角度情報が保持される。角
度情報は信号の異なる版間の位相差に固有のものである。信号源の方向の推定は
受信信号の復調版を基に行なわれる。この推定パラメータはDOA、到着方向（dir
ection of arrival）と呼ばれる。

【０００９】 DOAの推定を可能とするため、各ビームにより受信される信号は対応する無線 受信器分岐により別々に受信されなければならない。

【００１０】 DOA推定は１本以上のアンテナ・ビームの選択、又は問題の移動体へのダウン リンクの送信用の細い操舵可能なビームの方向付けに使用される。選択されたビ
ームでの送信は移動局に方向付けられ、これにより他の方向で同じチャネルを使
用する移動体は干渉に曝されなくなる。ダウンリンク干渉は従って適合アンテナ
技術により対処される。

【００１１】 フェーディング及び干渉の結果に対処する１つの方法は、無線チャネル周波数
でその搬送波周波数を変化させることである。この方法は周波数ホッピングと呼
ばれ、GSMシステムで使用されてある程度の成功を得ている。特許公開米国第08/
768319号は周波数ホッピング・システムに関して、操作用に利用可能な周波数帯
域幅より広いコヒーレンス帯域幅に属する問題に取り組んでいる。これは、周波
数ホッピングに使用する搬送波周波数は相関するフェーディングを有することを
意味している。従って、フェーディングに対処する周波数ホッピングの目的は達
成不能である。米国第08/768319号で提示された解決法は、人工的な遅延拡散を 導入することによりより小さなコヒーレンス帯域幅を発生することに関係してい
る。人工遅延拡散を発生する１つの方法は、信号を２つのアンテナで受信し、ア
ンテナの第１のものにより受信した信号を遅延させ、遅延信号を第２のアンテナ
からの信号と組合せることである。２つの組合せ信号が次いで１個の受信器へ送
られる。

【００１２】 米国特許明細書第5563610号は、非常に細くかつ分離した区域をカバーする異 なるビームを基とするアンテナ・ダイバーシティを得るための複数ビーム形成ア
ンテナの使用を示している。これは角度ダイバーシティと呼ばれ、相関していな
い別々のビームで受信した信号を生じる。この目的のため、米国第5563610号は 、各アンテナ・ビームからの分岐が２つの群に分散される受信システムを教示し
ている。一方の群では信号は他方に対して遅延され、次いで組合される。２つの
群の対応するものから各々が得られる２つの組合せ信号はこのように得られ、次
いで従来のCDMA受信器へ送られる。

【００１３】 この受信器では角度情報は信号が組合された後は失われる。従ってDOA推定を 行うこととビーム形成によりダウンリンク干渉に対処することは不可能である。

【００１４】 （発明の要約） 本発明は、限定された数の無線受信器分岐を含む無線受信器で正確なDOA推定 とアンテナ・ダイバーシティの両方を可能とすることを与えた時に生じる問題を
取扱う。限定された数の無線受信器分岐は、DOA推定の正確度とアンテナ・ダイ バーシティ受信の性能との間のトレードオフを生じる。全ての受信器分岐がDOA 推定過程に使用された場合、フェーディングに対する保護の欠如がDOA推定の性 能を低下させる。反対に、相関の小さい信号の別々な受信によりダイバーシティ
利得を保持する場合、別々に受信可能なビームの数、従ってDOA推定の精度も減 少する。

【００１５】 その他の問題は、小さく、かつ低電力消費を有し、かつDOAを推定する手段と 共にアンテナ・ダイバーシティを有する無線受信システムを含む無線基地局を作
成することである。受信器分岐は空間を必要とし、かつ電力を消費することを思
い出されたい。

【００１６】 本発明の目的は、アンテナ・ダイバーシティによるものとDOAの正確な推定を 可能とするアンテナ・ビームによる受信を共に可能とし、適度な数の受信器分岐
のみを含む受信器でフェーディングに対処し、従って小型でかつ電力を要しない
無線局を提供する目的を達成するものである。

【００１７】 本発明の要点は、アンテナ・ダイバーシティによりかつ異なるアンテナ・ビー
ムにより受信した信号の組に人工時間分散を導入することである。異なるアンテ
ナ組立体により受信した信号の組は互いに遅延され、同じ空間をカバーするビー
ムから得られる信号は組合される。第１アンテナ組立体のビームの各々に対して
、同じ空間区域をカバーする他のアンテナ組立体の各々にビームがある。このよ
うにして角度情報は保持される。各組み合わせ信号は次いで結合無線受信器で無
線受信される。DOA推定は全てのビームから得られた受信信号を基に計算可能で ある。無線受信信号の自然及び人工時間分散の両方がイコライザ又はレーク受信
器で復元可能である。信号の本発明による組合せにより、組合せ信号の各々から
のエネルギは信号がイコライザまたはレーク受信器に到達するまで保持される。
異なる時間分散信号からのエネルギはイコライザ又はレーク受信器で互いに併合
される。組合せ信号の一方のエネルギが対応する受信アンテナでフェーディング
・ディップのため一時的に低くなっている場合、他のアンテナにより受信した信
号のエネルギがフェーディング・ディップを補償する。

【００１８】 より詳しく言うと、本発明は、アンテナ・ダイバーシティを達成するため分離
されている、すなわちアンテナ組立体は空間的に又は異なる偏極方向により分離
される、少なくとも２個のアンテナ組立体により信号が受信される方法により上
述の問題が解決される。アンテナ組立体の各々はアンテナ・ビームの組を発生す
る。アンテナ組立体はアンテナ・ビームの相互に対応する組を発生するよう構成
される、すなわちビームは対応する角度カバレッジを有し、特定の区域は、アン
テナ組立体の各々から１つづつの２つのビームによりカバーされる。対応するア
ンテナ・ビームで別々のアンテナ組立体により受信された信号は、互いに対して
遅延された後に次いで相互に組合される。人工的な多重路伝播が従って組合せ信
号に関連して作成される。次いで組合せ信号は無線周波数からより低周波への周
波数変換と復調のために１無線受信器分岐へ送られ、ここで人工時間分散は例え
ばイコライザ又はレーク受信器のディジタル信号処理により復元可能である。DO
A推定は別々のビームから信号が送られるいくつかの無線受信器分岐からの出力 を基に計算可能である。

【００１９】 本発明は又上述の問題を解決する無線受信器システムに関係する。無線受信器
システムは、アンテナ・ダイバーシティを達成するため相互に分離している少な
くとも２個のアンテナ組立体を含む。アンテナ組立体の各々はアンテナ・ビーム
の組を発生し、ここで各ビームは狭い空間区域をカバーし、ビームは互いに特定
区域を全方位的に又はセクタ内をカバーする。ビームの異なる組は互いに対応し
、１つの空間区域はアンテナ組立体の各々からのビームによりカバーされる。遅
延要素がアンテナ組立体の１個を除く全てに接続される。遅延要素は対応するア
ンテナ組立体により受信した信号を遅延する。遅延は各アンテナ組立体に別々の
値を与えられる。多数のコンバイナが遅延要素に接続され、かつ遅延要素無しの
アンテナ組立体にも接続される。コンバイナの各々は対応するビームからのアン
テナ組立体信号の各々から受信する。各コンバイナ出力は対応する受信器分岐に
接続される。

【００２０】 本発明は、１個の無線受信器分岐がいくつかのアンテナ組立体からの信号を供
給され、以後信号が復元されることから、既知の技術の改良を構成する。従って
、アンテナ・ダイバーシティ利得を得ることと正確なDOA推定の計算を可能とす ることの両方を達成するための無線受信器分岐の所要数は、アンテナ・ビームの
組中のビーム数に対応して限定される。これにより無線受信器の大きさとその電
力消費の両方が減少される。

【００２１】 さらなる改良は、本発明の無線受信器を含む基地局が地面上に配置されアンテ
ナ組立体が支柱に取付けられている場所に対して見出される。基地局をアンテナ
組立体に接続するケーブルの重量は支柱寸法に関して重要な因子である。基地局
をアンテナ組立体に接続するケーブル本数は、アンテナ組立体近傍にコンバイナ
を結合することにより減少可能である。これによりケーブルの重量は減少し、こ
れは支柱がより小さい寸法となることを可能とし、従って支柱と共にケーブルの
コストを低下させる。

【００２２】 望ましい実施例と添付図面とを参照して本発明を以下により詳細に説明する。

【００２３】 （望ましい実施例の詳細な説明） 図１では、２台の移動局MS1とMS2と、本発明の無線受信器を含む基地局BSを図
示する。無線チャネルCHを第１移動局MS1と無線基地局BSとの間の通信用に使用 する。無線チャネルCHは又図１には図示していないが他の基地局との通信用に第
２移動局MS2によっても使用される。

【００２４】 無線基地局BSは２個のアンテナ組立体AA1、AA2を装備する。アンテナ組立体AA
1、AA2はアンテナ・ダイバーシティを達成するために分離される。両者とも多数
のビームにより１２０°セクタをカバーする。第１アンテナ組立体AA1は第１組 のアンテナ・ビームSAB1を発生し、第２アンテナ組立体AA2は第２組のアンテナ ・ビームSAB2を発生する。第１組SAB1のビームの各々に対して、同じ空間区域を
カバーする第２組のビームSAB2中の対応するビームがある、すなわち２つのビー
ムは重なり合っている。第１移動体MS1が位置している空間区域はビームの組SAB
1、SAB2の各々のビームによりカバーされ、第２移動体MS2への方向は他のビーム
によりカバーされる。

【００２５】 異なるビームから得られた信号は受信器で別々に受信され、これにより角度情
報を保持する。第１移動局MS1への方向を推定するDOA推定はこれらの信号の助け
により実行可能である。

【００２６】 第１移動局ＭＳ１へ向けられたビームの送信によりダウンリンク干渉は減少さ
れ、これにより第２移動局MS２のダウンリンク品質を改善する。ダウンリンク・
ビームは第１移動局MS1のDOA推定を元に選択される。

【００２７】 両方のアンテナ組立体が同時に深いフェーディング・ディップに曝される危険
性を減少することによりアンテナ・ダイバーシティ装置はアップリンク品質を改
善する。

【００２８】 TDMAシステムに対する本発明の無線受信器の実施例を図２を参照して以下に説
明する。無線受信器RRCは２個のアンテナ組立体AA1、AA2を含む。アンテナ組立 体AA1、AA2の各々は、多数のアンテナ要素AELにより形成されるアンテナアレイA
ARと、アンテナ要素AELに接続された低雑音増幅器LNA、及び低雑音増幅器LNAか らの接続を有するビーム形成装置BMとを含む。第１アンテナ組立体AA1のアンテ ナ要素AELは第２アンテナ組立体AA2のアンテナ要素AELの偏極方法に対して直交 する偏極方法を与えられる。

【００２９】 本実施例ではビーム形成装置BMはバトラ（Butler）マトリクスから構成される
。バトラマトリクスBMは、各々がアンテナ・ビームに対応する多数の出力を有す
る。

【００３０】 無線受信器RRCは又、多数の遅延要素DLMと、多数のコンバイナCMBと、多数の 無線受信器分岐RXと、DOA推定器DP及びイコライゼーション及び信号推定装置EqS
Eとを含む。

【００３１】 第２アンテナ組立体AA2のバトラマトリクスBMの各出力は対応する遅延要素DLM
に接続される。遅延要素DLMの各出力は対応するコンバイナCMBに接続される。各
コンバイナCMBはまた第１アンテナ組立体AA1のバトラマトリクスBMからの他の接
続も有する。コンバイナへの２つの入力は対応する空間区域をカバーするビーム
に対応する。

【００３２】 各コンバイナCMBの出力は対応する無線受信器分岐RXに接続される。無線受信 器分岐RXはチャネル選択と、無線周波数からベースバンドへの周波数変換とを含
む。

【００３３】 全ての無線受信器分岐RXの出力はイコライゼーション及び信号推定装置EqSEに
接続される。本実施例ではイコライゼーション装置はMLSE、最尤シーケンス推定
と、異なるビームから得られた受信信号を組合せる装置とを含む。

【００３４】 無線受信器分岐RXの出力はまたDOA推定器DPにも接続される。DOA推定器は当業
者には公知であり、例えば1989年11月の信号、システム、コンピュータ第２３回
アシロマー（Asilomar）会議会報の著者ヴィバーク（Viberg）、オッターステン
（ottersten）及びカイラ（Kailat）による「到着方向推定と...」を参照された
い。

【００３５】 直接シーケンスCDMAシステムに使用するための本発明の無線受信器RRCの他の 実施例を図３を参照して以下に説明する。本発明の無線受信器RRCは２個のアン テナ組立体AA1、AA2を含む。アンテナ組立体AA1、AA2は図２を参照した前述の実
施例のアンテナ組立体AA1、AA2と同じ部品を含む。しかしながら、相違は、２個
のアンテナアレイAARが直交偏極方向を与えられてはおらず、約１０−２０波長 だけ空間的に分離されている点である。

【００３６】 無線受信器RRCは又多数の遅延要素DLM、多数のコンバイナCMB、多数の無線受 信器分岐RX、レーク受信器RAKE、及びDOA推定器DPを含む。

【００３７】 アンテナ組立体AA1、AA2は各々がビームに対応している多数の出力を有する。
第２アンテナ組立体の出力の各々は対応する遅延要素DLMに接続される。遅延要 素DLMの出力の各々は対応するコンバイナCMBに接続される。これらのコンバイナ
CMBの各々には第１アンテナ組立体AA1からの出力も接続される。コンバイナCMB で２つの出力に対応するビームは同じ空間区域をカバーする。

【００３８】 コンバイナCMBからの出力は対応する無線受信器分岐RXに接続される。無線受 信器分岐RXは図2の実施例を参照して説明されている。

【００３９】 無線受信器分岐RXからの出力はレーク受信器RAKEに接続される。レーク受信器
RAKEは、例えば最大比組合せ、MRCを介して異なる無線受信器分岐RXにより無線 受信された信号を組合せる装置を含む。レーク受信器RAKEは遅延信号のレーク組
合せを実行する。レーク組合せとMRCの両者は当業者には公知の技術である。

【００４０】 無線受信器分岐RXの出力はまたDOA推定器DPにも接続される。レーク受信器のD
OA推定のさらなる説明については、スタンフォード大学電気工学部のアイマン・
エフ・ナキブ（Ayman F Naguib）の博士論文、CDMA無線セットワークの適合アン
テナ、を参照されたい。

【００４１】 上述の実施例はアンテナ・ダイバーシティを得る2つの方法、空間的分離によ るものとアンテナ要素ALEの直交偏極方向によるものの各々を説明してきた。多 重接続方法、TDMA又はCDMAはアンテナ・ダイバーシティを得るために両方の方法
又は２つの方法の組合せを使用可能である。

【００４２】 本発明の方法をここで図４を参照して以下に説明するが、この方法では２組の
アンテナ・ビームにより２組の信号シーケンスが受信される。２組のアンテナ・
ビームは、アンテナ・ダイバーシティを達成するために分離されている２個のア
ンテナ組立体により供給される。アンテナ・ビームの第１組中のビームの各々は
第２組の対応するビームと同じ空間区域をカバーし、２本のビームは重ね合わさ
れる。信号シーケンスの組中の各信号シーケンスはアンテナ・ビームに対応する
。この段階は図４の流れ図のブロックB1により表される。

【００４３】 信号シーケンスの第２組は遅延され、これは図４ではブロックB2により表され
る。

【００４４】 第１組の信号シーケンスの各信号シーケンスは次いで遅延された第２組の信号
シーケンスからの対応する信号シーケンスと組合される。２つの組合せ信号シー
ケンスは共に同じ空間区域をカバーするビームから得られる。この段階は図４の
流れ図でブロックB3により表される。このようにして人工的時間分散が組合せ信
号シーケンスに導入される。

【００４５】 各組合せ信号シーケンスは別々に無線受信されそれらはチャネル選択と、無線
周波数からのベースバンド・レベルへの周波数変換とを含む。この段階は図４の
流れ図でブロックB4により表される。

【００４６】 DOA推定は多数のアンテナ・ビームから得られた受信信号シーケンスを基に実 行される。この段階は図４の流れ図のブロックB5により表される。

【００４７】 時間分散により時間的に拡散された各組合せ信号のエネルギはイコライザ又は
レーク受信器で互いに併合され、第１移動体MS1から送信された信号の推定が次 いで行なわれる。既知の組合せ方法、例えばMRCを使用することにより、信号推 定は多数のアンテナ・ビームから得られた無線受信信号シーケンスを基にして行
なわれる。この段階は図４の流れ図のブロックB6により表される。

【００４８】 ２個の受信アンテナ組立体が既述の実施例では使用されている。これはアンテ
ナ・ダイバーシティを達成する時の最少数である。例えばより高度のアンテナ・
ダイバーシティを達成したい時には２個より多いアンテナ組立体を使用しても良
い。ダイバーシティ方法の組合せを達成する場合にも２個より多いアンテナ組立
体が使用される。本発明の方法によると、さらに他のアンテナ組立体から得られ
た信号の組は、他のアンテナ組立体から得られた信号の組に対して遅延される。
同じ空間区域をカバーするビームから得られた信号シーケンスは、上述した本発
明の方法に従って他と比較して遅延され、次いで組合され無線受信される。

【００４９】 第３の又はそれ以上のアンテナ組立体AA1、AA2が本発明の無線受信器RRCに追 加された場合、遅延要素DLMがこれらのアンテナ組立体の出力に接続され、各遅 延要素DLMの出力は第２のアンテナ要素と同様にコンバイナに接続される。従っ て、コンバイナへの全ての入力は同じ空間区域をカバーするビームと関連してい
る。遅延要素DLMが接続されるアンテナ組立体AA1、AA2の各々に対して、これら の遅延要素DLMはアンテナ組立体AA1、AA2に重要な遅延を発生する。このように してコンバイナへ送られる信号シーケンスは他に較べて遅延される。

【００５０】 ２つの組合せ信号シーケンス間の相対遅延は、イコライザ又はレーク受信器が
解決可能な十分な長さでなければならない。GSMシステムのイコライザでは、こ の遅延は２．５シンボル時間のオーダーでなければならず、IS 136基準による 無線システムのイコライザに対しては遅延は０．５−１シンボル時間のオーダー
でなければならない。レーク受信器に対しては、この遅延は拡散シーケンスの大
体数チップ時間でなければならない。さらに信号を組合せなければならない場合
、遅延のこの差を２つの連続して遅延される信号間に導入しなければならない。

【００５１】 これに関連してアンテナ組立体はアンテナ・ダイバーシティを達成するために
分離されているものとして参照されている。アンテナ・ダイバーシティとは、空
間的に又は主に直交偏極方向により、又はその組合せにより分離されている少な
くとも２個のアンテナアレイを介して信号が独立に受信されることを意味する。
直交偏極方向による受信には、アンテナ要素を空間的に分離する必要はない。事
実、２つの別々な偏極方向での同時受信を容易にする1装置に設計されたアンテ ナがある。

【００５２】 アンテナ・ダイバーシティ装置により受信された信号は相関がないものとして
しばしば不適切に参照されている。この参照が何故不適切であるかと言う理由は
、問題の信号が第１移動局MS1から送信され従って完全に相関しているからであ る。しかしながら、信号は受信アンテナ・ダイバーシティ装置への走行時の異な
る伝播路により影響される。アンテナ・ダイバーシティ装置の目的は、異なる伝
播路により生じる受信信号への影響の相関程度を減少することである。別の言葉
で表現すると、アンテナ・ダイバーシティ装置の目的は、異なる信号のフェーデ
ィングの相関程度を減少し、従って全てのアンテナ組立体が同時に深いフェード
に曝される可能性を減少することである。

【００５３】 実際には、アンテナ・ダイバーシティ装置により受信した信号の完全に相関の
ないフェーディングを達成することは不可能である。１つの理由はアンテナアレ
イが十分離れて隔置出来ないためである。しかしながら、これは問題とはならな
い、何故ならフェーディングの相関の適度な減少がアップリンク無線品質の十分
な改善を行なうのに十分であるからである。実際には、アンテナ・ダイバーシテ
ィ装置が曝されるフェーディングの一般的な相関係数は、０−１のスケールで約
０．７であり、ここで０は全く相関がないことを意味し、１は受信信号の完全な
相関を意味する。

【００５４】 図２及び図３で図示したアンテナ要素AELに接続された低雑音増幅器LNAは受信
器により信号に導入された雑音の影響を減少させる役割を果たす。この目的のた
めアンテナ要素AELに接続される低雑音増幅器の使用は公知である。

【００５５】 図２及び図３を参照して第２アンテナ組立体AA2に接続される遅延要素DLMはソ
ーフィルタ（saw-filter）又はファイバケーブルから構成される。どちらの場合
でも遅延要素DLMは受信信号強度の減衰を生じる。遅延要素DLMにより生じたこの
減衰は第２アンテナ組立体AA2の低雑音増幅器LNAの対応する増幅度の増加により
補償されるのが望ましく、コンバイナCMBで組合される信号が受信器内で等価な 増幅にさらされることを可能とする。第２アンテナ組立体AA2の遅延要素DLMが受
信信号の信号強度に増幅度-D dBを与え、かつ第１アンテナ組立体AA1の低雑音増
幅器LNAが受信信号に増幅度A dBを与える場合、第２アンテナ組立体AA2の低雑音
増幅器LNAの増幅度は、遅延要素の減衰を補償するためA+D dBでなければならな い。

【００５６】 本発明の無線受信器RRCを含む基地局BSでは、コンバイナCMBはアンテナ組立体
（AA1、AA2）の近傍に配置されるのが望ましい。特に基地局BSがアンテナ組立体
（AA1、AA2）から離れて配置されなければならない場所の場合、これは接続ケー
ブの本数が減少されるため改良となる。必要なケーブルのコスト、重量及び空間
もこれにより減少される。

【００５７】 上述の実施例では、無線受信器RRCと本発明の方法が無線スペクトルの２つの 多重接続の原理、すなわちTDMAとCDMAに使用された。本発明はこれら２つの多重
アクセスの原理に限定されず、本発明はまた他の多重接続の原理にも適用可能で
あることを理解すべきである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ２台の移動局と２個のアンテナ組立体を含む無線基地局とを図示する。

【図２】 本発明による無線受信器を図示するブロック概略図。

【図３】 本発明による他の無線受信器を図示するブロック概略図。

【図４】 無線受信方法を図示する流れ図。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１２年１月１２日（２０００．１．１２）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項２４

【補正方法】変更

【補正内容】

───────────────────────────────────────────────────── 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，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，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，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ， ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，Ｌ Ｕ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ， ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，Ｕ Ｇ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 フォルセン、ウルフ スウェーデン国 サントスヨ − ボー、 トップベーゲン ６ (72)発明者 アンデルソン、ソレン スウェーデン国 ソレンツナ、ベルグサテ ルスベーゲン ９ディ (72)発明者 オベスヨ、フレドリク スウェーデン国 ソルナ、アンクダムスガ タン 36 Ｆターム(参考） 5J021 AA05 CA06 DB02 DB03 EA04 FA14 FA15 FA16 FA17 FA20 FA24 FA26 FA29 FA30 FA32 GA02 HA05 HA10 5K059 AA08 CC09 DD31 EE02 5K067 AA02 AA42 AA43 BB04 CC04 CC10 CC24 DD44 EE04 EE10 EE22 KK00 KK03

Claims (31)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 受信器システム（RRC）において、 各々がアンテナ・ビームの組（SAB1、SAB2）を与える少なくとも２個のアンテ
   ナ組立体（AA1、AA2）であって、前記アンテナ・ビームの第１組の各ビームに対
   して、対応する空間区域をカバーする前記アンテナ・ビームの第２組の中に対応
   するビームがある前記アンテナ組立体と、 前記アンテナ組立体（AA1、AA2）の少なくとも１個の出力に接続された遅延要
   素（DLM）と、 前記アンテナ組立体の出力に、直接又は前記遅延要素（DLM）を介して接続さ れた入力を各々有する組合せ装置（CMB）であって、対応するビームから得られ た受信信号を各々組合せる前記組合せ装置と、 対応する組合せ装置の出力に各々接続され、無線受信器に導かれる無線受信器
   分岐（RX）と、 を含む受信器システム（RRC）。
2. 【請求項２】 請求項１記載の受信器システムにおいて、アンテナ組立体（
   AA1、AA2）はアンテナ・ダイバーシティを達成するため空間的に分離されている
   受信器システム。
3. 【請求項３】 請求項１記載の受信器システムにおいて、アンテナ組立体（
   AA1、AA2）はアンテナ・ダイバーシティを達成するため異なる偏極方向を有する
   受信器システム。
4. 【請求項４】 請求項１記載の受信器システムにおいて、アンテナ組立体（
   AA1、AA2）はアンテナ・ダイバーシティを達成するため空間及び偏極装置の組合
   せにより分離されている受信器システム。
5. 【請求項５】 請求項２記載の受信器システムにおいて、アンテナ組立体（
   AA1、AA2）間の標準的空間分離は１０−２０波長のオーダーである受信器システ
   ム。
6. 【請求項６】 請求項１、２又は３記載の受信器システムにおいて、遅延要
   素（DLM）は各接続されたアンテナ組立体（AA1、AA2）に固有の遅延を発生する よう適合されている受信器システム。
7. 【請求項７】 請求項６記載の受信器システムにおいて、２個のアンテナ組
   立体（AA1、AA2）に対応する遅延の差はTDMAシステムに対して少なくともシンボ
   ル時間の半分である受信器システム。
8. 【請求項８】 請求項６記載の受信器システムにおいて、２個のアンテナ組
   立体（AA1、AA2）に対応する遅延の差はCDMA拡散シーケンスの少なくとも１チッ
   プ時間である受信器システム。
9. 【請求項９】 請求項１、２又は６記載の受信器システムにおいて、 アンテナ組立体（AA1、AA2）の各々から多数の出力があり、各出力はアンテナ
   ・ビームに対応し、アンテナ組立体（AA1、AA2）の１個を除く少なくとも全ての
   出力の各々は対応する遅延要素（DLM）に接続される受信器システム。
10. 【請求項１０】 請求項１、２又は６記載の受信器システムにおいて、 無線受信器システム（RRC）は、２個のアンテナ組立体（AA1、AA2）と、前記 アンテナ要素の第２組（AA2）に接続された遅延要素（DLM）と、各々が第１アン
    テナ組立体（AA1）に接続された入力と前記遅延要素の内の１個に接続された他 の入力とを有する多数のコンバイナ（CMB）であって、両入力は同じ空間区域を 主にカバーするアンテナ・ビームに対応する前記コンバイナと、を含む受信器シ
    ステム。
11. 【請求項１１】 請求項１、２、３、６又は１０記載の受信器システムにお
    いて、 チャネル推定と信号推定を計算する装置（EqSE、RAKE）が設けられ、前記装置
    は前記受信器分岐（RX）から接続された入力を有する受信器システム。
12. 【請求項１２】 請求項１１記載の受信器システムにおいて、前記装置は時
    間イコライザ（EqSE）である受信器システム。
13. 【請求項１３】 請求項１１記載の受信器システムにおいて、前記装置はレ
    ーク受信器（RAKE）である受信器システム。
14. 【請求項１４】 請求項１、２、３、６又は１０記載の受信器システムにお
    いて、 DOA推定を計算し、前記受信器分岐（RX）からの接続の入力を有するDOA推定器
    （DP）がある受信器システム。
15. 【請求項１５】 請求項１、２、６、１０、１１又は１４記載の受信器シス
    テムにおいて、 前記無線受信器分岐（RX）はチャネル選択フィルタと、無線周波数からより低
    い周波数へチャネルを変換する周波数混合器とを含む、受信器システム。
16. 【請求項１６】 請求項１、２、６、１０、１１、１４又は１５記載の受信
    器システムにおいて、 前記アンテナ組立体（AA1、AA2）の各々はアンテナ要素（AEL）のアレイ（AAR
    ）と、各アンテナ要素（AEL）に接続された増幅器（LNA）及びビーム形成装置（
    BM）とを含む受信器システム。
17. 【請求項１７】 請求項１６記載の受信器システムにおいて、増幅器（LNA ）の増幅度は遅延要素（DLM）により生じた減衰を補償するよう調節される受信 器システム。
18. 【請求項１８】 無線受信方法において、 特定の空間区域をカバーする第１アンテナ・ビームを含む第１組のアンテナ・
    ビーム（SAB1）を与える段階と、 前記特定の空間区域をカバーする第２アンテナ・ビームを含む第２組のアンテ
    ナ・ビーム（SAB2）を与える段階と、 前記第１組のアンテナ・ビーム（SAB1）から得た受信信号に対して、前記第２
    組のアンテナ・ビーム（SAB1）から得た受信信号を遅延させる段階（B2）と、 前記第１アンテナ・ビームと前記第２アンテナ・ビームから得た前記信号を組
    合せる段階（B3）と、 １受信器分岐で前記組合せ信号を無線受信する段階（B4）と、 を含む無線受信方法。
19. 【請求項１９】 請求項１８記載の方法において、前記第１組のアンテナ・
    ビーム（SAB1）から得た前記信号のフェーディング・パターンと前記第２組のア
    ンテナ・ビーム（SAB2）から得た前記信号のフェーディング・パターンとの間の
    相関をアンテナ・ダイバーシティにより減少する方法。
20. 【請求項２０】 請求項１９記載の方法において、前記第１及び前記第2組 のアンテナ・ビームを発生するアンテナ組立体（AA1、AA2）は空間的に又は異な
    る偏極方向に対して分離している方法。
21. 【請求項２１】 請求項１８、１９又は２０記載の方法において、 チャネル推定を得るように受信チャネルを推定する段階と、 チャネル推定の助けにより送信信号を推定する段階（B6）と、 をさらに含む方法。
22. 【請求項２２】 請求項１８記載の方法において、１無線受信器分岐での前
    記受信段階は、チャネル選択と無線周波数からより低い周波数への受信信号の変
    換とを含む方法。
23. 【請求項２３】 請求項１８、１９、２０、２１又は２２記載の方法におい
    て、 いくつかの空間区域をカバーするビームから得たいくつかの組合せ及び無線受
    信信号を基にDOAを推定する段階（B5）と、 をさらに含む方法。
24. 【請求項２４】 無線受信方法において、 第１組のアンテナ・ビーム（SAB1）を与える段階と、 前記第１組のアンテナ・ビームに対応して第２組のアンテナ・ビーム（SAB2）
    を与える段階と、を含み、 ａ）前記第１アンテナ組立体（AA1）により第１組の信号を、前記第２アンテ ナ組立体装置（AA2）により第２組の信号を受信する段階（B1）であって、組の 各信号は対応するアンテナ・ビームから得られる前記受信する段階と、 ｂ）第２組の信号を遅延させる段階（B2）と、 ｃ）前記第１組の信号を前記遅延された第２組の信号と組合せる段階（B3）で
    あって、各組合せは前記第１組の信号からの信号と前記遅延された第２区の信号
    からの信号とを含み、前記信号は共に対応する空間区域をカバーするビームから
    得られる前記組合せる段階と、 ｄ）組合せ信号を無線受信する段階（B4）と、 を特徴とする無線受信方法。
25. 【請求項２５】 請求項２４記載の方法において、 ｅ）アンテナ・ダイバーシティにより前記第１組の信号のフェーディング・パ
    ターンと前記第２組の信号のフェーディング・パターンとの間の相関を減少させ
    る段階と、 を特徴とする方法。
26. 【請求項２６】 請求項２４又は２５記載の方法において、 ｆ）チャネル推定を得るように受信チャネルを推定する段階と、 ｇ）チャネル推定と段階ａ−ｄにより得られた信号との助けにより送信信号を
    推定する段階（B6）と、 をさらに含む方法。
27. 【請求項２７】 請求項２６記載の方法において、段階ｆとｇに時間イコラ
    イザ（EqSE）又はレーク受信器（RAKE）が使用される方法。
28. 【請求項２８】 請求項２４又は２５記載の方法において、段階ｄはチャネ
    ル選択と、無線周波数からより低い周波数への受信信号の変換とを含む方法。
29. 【請求項２９】 請求項２４又は２５記載の方法において、 ｈ）段階ｄを実行した後に受信した信号を基にDOAを推定する段階（B5）をさ らに含む方法。
30. 【請求項３０】 無線受信方法において、 ａ）少なくとも２組の無線信号シーケンスを受信する段階（B1）であって、前
    記信号シーケンスの組の第１組のフェーディング・パターンは前記信号シーケン
    スの組の第２組のフェーディング・パターンとは完全に相関しておらず、前記信
    号シーケンスの組の各々の信号シーケンスは主に異なる空間区域をカバーするア
    ンテナ・ビームから得られたものである前記受信する段階と、 ｂ）互いに対して信号シーケンスの組を遅延させる段階（B2）と、 ｃ）主に同じ空間区域をカバーするビームから得られた信号シーケンスを組合
    せる段階（B3）と、 ｄ）組合せ信号シーケンスを無線受信する段階（B4）と、 ｅ）組合せ及び無線受信信号シーケンスを基にDOAを推定する段階（B5）と、 ｆ）組合せ及び無線受信信号シーケンスを基に送信信号シーケンスを推定する
    段階（B6）と、 を含む無線受信方法。
31. 【請求項３１】 請求項３０記載の方法において、段階ｄはチャネル選択と
    、復調と、無線周波数からより低い周波数へ受信信号の変換とを含む方法。