JP2002186018A - 拡散通信システムにおけるダイナミックセクタ化 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 拡散スペクトルセル通信システム内のユーザ
の分布の変化に応答して通信チャネルの集中度を変化さ
せ、又、特別なユーザセクタの大きさをセクタ内の通信
チャネル要求に対応して調整できるシステム及び方法の
提供。 【解決手段】 １つの観点では複数のカバー区域のうち
の１つにそれぞれ向けられた複数のアンテナを有する無
線通信システムにおける方法が提供される。この方法
は、第１の変調情報信号を発生し、複数のアンテナの第
１のアンテナを通して第１の変調信号を送信し、第１の
変調情報信号を位相遅延素子に供給し、第１の変調情報
信号を位相遅延して位相遅延された第１の変調情報信号
にし、複数のアンテナの第２のアンテナを通して位相遅
延された第１の変調情報信号を送信することを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は拡散スペクトル信号
を利用する通信システム、特に拡散スペクトル通信シス
テム内のダイナミックチャネルセクタ化用の優れた、改
良された方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】通信システムはソース位置から物理的に
異なったユーザ目的地への情報信号の送信を可能にする
ために開発された。アナログおよびデジタルの両方法が
ソースとユーザ位置とを連結している通信チャネル上で
このような情報信号を送信するために使用されている。
デジタル方法はアナログ技術に比較して例えばチャネル
雑音および干渉に対する改良された免疫性、増加した容
量、暗号の使用による通信の秘密保持の改良を含む幾つ
かの利点を与える可能性がある。

【０００３】通信チャネル上でソース位置から情報信号
を送信するとき、情報信号は最初にチャネル上での実効
的な送信に適切な形態に変換される。情報信号の変換ま
たは変調は結果的な変調された搬送波のスペクトルがチ
ャネル帯域内に限定されるように情報信号を基にして搬
送波のパラメータを変化することを含んでいる。ユーザ
位置で、本来のメッセージ信号はチャネル上で伝播した
後に受信され、変調された搬送波から複製される。この
ような複製は通常ソース送信機により使用される変調プ
ロセスの反対のプロセスを使用して達成される。

【０００４】変調はまた多重化、即ち共通のチャネル上
での幾つかの信号の同時送信を容易にする。多重化され
た通信システムは通常、通信チャネルへの連続アクセス
よりも比較的短期間の断続サービスを必要とする複数の
遠隔加入者ユニットを含んでいる。１組の加入者ユニッ
トで短期間にわたる通信を可能にするように設計されて
いるシステムは多元接続通信システムと呼ばれる。

【０００５】特定のタイプの多元接続通信システムは拡
散スペクトルシステムとして知られている。拡散スペク
トルシステムでは、使用される変調技術は通信チャネル
内の広い周波数帯域にわたって送信信号の拡散を生じ
る。１つの形式の多元接続拡散スペクトルシステムはコ
ード分割多元接続（ＣＤＭＡ）変調システムである。時
分割多元接続（ＴＤＭＡ）、周波数分割多元接続（ＦＤ
ＭＡ）等の他の多元接続通信システム技術と、振幅圧伸
されたシングルサイドバンドのようなＡＭ変調方式も技
術で知られている。しかしながら、ＣＤＭＡの拡散スペ
クトル変調は多元接続通信システムの変調技術にまさる
重要な利点を有する。多元接続通信システムにおけるＣ
ＤＭＡ技術の使用は“Spread Spectrum Multiple Acces
s Communication System Using Satellite or Terrestr
ial Repeaters ”と題する1990年２月13日出願の米国特
許第4,901,307 号明細書に開示されている。

【０００６】前述参照の米国特許第4,901,307 号明細書
には多元接続技術が説明されており、それにおいてはそ
れぞれトランシーバを有する多数の移動体システムユー
ザは衛星中継器または地上の基地局を介してＣＤＭＡ拡
散スペクトル通信信号を使用して通信する。ＣＤＭＡ通
信を使用して、周波数スペクトルは多数回再使用される
ことができ、したがってシステムユーザ容量の増加が可
能となる。ＣＤＭＡの使用は他の多元接続技術を使用し
て達成されるよりも非常に高いスペクトル効率を生じ
る。

【０００７】特定のセルＣＤＭＡシステムでは、基地局
と周囲セル領域内の加入者ユニット間の通信は、特有の
ユーザ拡散コードを使用して各送信された信号を有効な
チャネル帯域幅にわたって拡散することによって達成さ
れる。このようなＣＤＭＡシステムでは、スペクトル拡
散に使用されるコードシーケンスは２つの異なったタイ
プのシーケンスから構成され、それぞれ異なった機能を
与えるように異なった特性を有する。マルチパス信号間
の弁別に使用されるセルまたはセクタには全ての信号に
より共有される外部コードが存在する。さらに、外部コ
ードの位相調節は所定のセル内で“セクタ”にグループ
化されたユーザの組を弁別することに使用されることを
許容する。例えば、所定のセル内のユーザは外部コード
の３つの位相を与えることにより３つのセクタに区分さ
れてもよい。各ユーザセクタに関連する複数の“通信チ
ャネル”上で送信されるユーザ信号を弁別するために使
用される内部コードも存在する。特定の送信された信号
は通信チャネルの複合信号エネルギを、抽出される送信
された信号に関係する内部コードで逆拡散することによ
り通信チャネルから抽出される。

【０００８】図１を参照すると、第１の例示のセル10が
示されており、ここに複数の加入者ユニット12と基地局
14が配置されている。図１で示されているように、セル
10は６つのカバー区域Ｃ１ないしＣ６に区分されてい
る。基地局14はカバー区域Ｃ１ないしＣ６の加入者ユニ
ットとの通信をそれぞれ助けるために割当てられている
１組の６つの固定したビームのアンテナ（図示せず）を
含んでもよい。加入者ユニット12は複数のユーザセクタ
にグループ化され、各ユーザセクタは同数の通信チャネ
ルを支持する。図１で示されているように、第１の居住
ユーザセクタはカバー区域Ｃ１とＣ６を含み、第２の居
住ユーザセクタはカバー区域Ｃ４にわたっている。同様
に、主として地方の地域を含むユーザセクタはカバー区
域Ｃ２とＣ３に関連し、ビジネスユーザはカバー区域Ｃ
５に集中される。

【０００９】図１で示されているように、あるユーザセ
クタはシステム利用のピーク期間の要求に適合するため
非常に狭いことが必要である。例えば午前８時と午後５
時の間のビジネス時間に通信することを要望するカバー
区域Ｃ５内ではビジネスユーザが高密度に集中するた
め、ビジネスユーザセクタは比較的狭い幅であることを
必要とされる。即ち、ビジネスユーザセクタの範囲がカ
バー区域Ｃ５以外の地域を含むように拡張されるなら
ば、ビジネス時間中に要求される全ての呼びに適合する
ために不充分な数の通信チャネルが利用できる。対照的
に、地方の居住地区域の加入者ユニット12における分散
された集中度は、地方のユーザセクタに関連する通信チ
ャネルが２つのカバー区域Ｃ２ないしＣ３で分散される
ユーザ間で割当てられることを可能にする。

【００１０】残念ながら、勤務時間外ではビジネスの呼
びの数は非常に少なくなり、対応して居住地区の呼びを
行う人数が増えるので、ビジネスユーザセクタ専用の多
数の通信チャネルは使用されなくなる。従って、ビジネ
ス時間中に高い集中度の通信チャネルをビジネスユーザ
に与え、勤務時間外に低い集中度の通信チャネルを与え
ることができることが望ましい。

【００１１】変化するユーザの要求に応答して投射ビー
ムを適合可能に成型することができるアンテナアレイが
存在するが、図１のシステム内のこのようなアンテナア
レイの構成は基地局14の固定したビームの装置の対応し
た変形を必要とする。さらに、典型的に適合性のビーム
成型回路網で使用される比較的精巧なＲＦ／マイクロ波
回路はシステム価格と複雑性を増す。従って本発明の目
的は、拡散スペクトルセル通信システム内のユーザの分
布の変化に応答して通信チャネルの集中度を変化させる
価格が効率のよい技術を提供することである。

【００１２】ＣＤＭＡ通信システムの特別の例では、各
ユーザセクタは所定のレベルの通信要求を支持すること
ができる。従って、本発明のさらに別の目的はＣＤＭＡ
通信内の特別なユーザセクタの大きさをセクタ内の通信
チャネル要求に対応して調整することである。このよう
な効率的な通信チャネル割当ては通信システムリソース
の最適な利用を可能にし、単位ユーザ当りの価格を減少
する。

【００１３】前述のユーザ要求の短期間の変化の結果と
してフレキシブルな通信チャネル割当ての必要性を満た
すことに加えて、本発明のさらに別の目的はユーザ需要
の長期間の変化に適合することである。このような需要
の長期間の変化は例えば所定の地理的範囲内の人口分
布、ビルディングパターンのシフトから生じる。

【００１４】図１のシステムのような一般的な固定ビー
ムシステムのさらに別の欠点は、ユーザ需要の比較的正
確な評価が典型的にシステム設備の設定前に得られなけ
ればならないことである。即ち、固定ビームの基地局が
各ユーザセクタに必要な通信チャネル容量を与えるよう
に構成されるように、システムの設計者には予測された
需要パラメータに関連する詳細な情報が通常与えられな
ければならない。設備の設定期間近くに生じる使用パタ
ーンの変化は従って有効な通信チャネルの最適な使用を
阻止する可能性がある。それ故、本発明のさらに別の目
的は、設備の設定のときに、通信チャネル要求の既存パ
ターンに従って調節されることができる通信システムを
提供することである。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、拡散
スペクトルセル通信システム内のユーザの分布の変化に
応答して通信チャネルの集中度を変化する価格が効果的
な技術を提供することである。本発明のさらに別の目的
は、ＣＤＭＡ通信内の特別なユーザセクタの大きさをセ
クタ内の通信チャネル要求に対応して調整することであ
る。本発明のさらに別の目的は、ユーザ需要の長期間の
変化に適合することである。本発明のさらに別の目的
は、設備の設定のときに通信チャネル要求の既存パター
ンに従って調節されることができる通信システムを提供
することである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、拡散スペクト
ル通信システム内でダイナミックに変化する通信チャネ
ルセクタ化用のシステムおよび方法を提供する。

【００１７】好ましい実施形態では、本発明のシステム
は拡散スペクトル通信システムで少なくとも１人の特定
されたユーザに情報を伝送するために動作可能である。
システムは予め定められたチップ速度で、第１の予め定
められたＰＮコードの第１の疑似ランダム雑音（ＰＮ）
を発生する第１の回路網を含んでいる。第１のＰＮ信号
は結果的な第１の変調信号を与えるため第１の情報信号
を結合される。システムはさらに、ＰＮチップ速度に反
比例する予め定められた遅延により第１の変調信号を遅
延することによって第２の変調信号を与える第２の回路
網を含んでいる。スイッチング送信回路網は第１、第２
の変調信号をそれぞれ第１、第２のカバー区域に選択的
に送信するために配置されている。このように、第１、
第２の変調信号の選択的送信は異なったシステムの動作
期間中に第１のユーザセクタの大きさを変化するために
使用されてもよい。第１のユーザセクタは第１の組の通
信チャネルと関連され、そのうちの１つが特定されたユ
ーザに割当てられる。

【００１８】本発明の付加的な目的および特徴は添付図
面を伴った後述の詳細な説明と請求の範囲から容易に明
白であろう。

【００１９】

【発明の実施の形態】Ｉ．序文 図２を参照すると、一般的なビジネス時間中、本発明に
したがってセクタ化されたときの第２の例示的なセル18
が示されている。図２により示されているように、第２
のセル18は１組の９つのユーザセクタＵ１−Ｕ９にセク
タ化されている。第２のセル18はビジネス時間中では、
それぞれ例えば２０度の角度で広がる１組の４つのユー
ザセクタＵ１−Ｕ４が人口の過密したビジネス中心部に
割当てられているように区分される。ビジネス時間中、
人口が少ない地方および居住区域のセルはそれぞれ比較
的広いユーザセクタＵ５、Ｕ６−Ｕ９によりサービスさ
れる。例示の実施例では、地方のユーザセクタＵ５の角
度の幅は１００度に設定され、居住ユーザセクタＵ６、
Ｕ８およびＵ９はそれぞれ４０度に設定され、居住ユー
ザセクタＵ７は６０度に設定される。勤務時間に通信を
所望するビジネス中心部内のユーザが高密度であるの
で、ユーザセクタＵ１−Ｕ４は狭い幅であることが必要
とされる。このように、ユーザセクタＵ１−Ｕ４の限定
された範囲は、勤務時間中、ビジネス中心部内の使用所
望者数に適合するために十分な数の通信チャネルが有効
であることを確実にする。

【００２０】図３は夜間（即ち、勤務時間外）に本発明
にしたがって複数の９つのユーザセクタＵ１' −Ｕ９'
にセクタ化されるときの第２の例示セル18を示してい
る。図３により示されているように、勤務時間中に２０
度の４つのセクタＵ１−Ｕ４を必要としたが、勤務時間
外は８０度の単一のユーザセクタＵ１' がビジネス中心
部内で需要されるサービスのために使用される。同様
に、夕方に居住区域にシフトする人口は昼間に必要とさ
れた４つのセクタＵ６−Ｕ９に関連して、７つのユーザ
セクタＵ２' −Ｕ６' とＵ７' −Ｕ９' により与えられ
る増加したセクタ化を必要とする。１実施例では、居住
ユーザセクタＵ２' −Ｕ４' とＵ８' −Ｕ９' の角度の
幅は２０度に設定され、居住ユーザセクタＵ６' −Ｕ
７' の幅は４０度に設定される。地方のユーザセクタＵ
５' は典型的に地方地域を通じてユーザの需要が最小の
一時的変化である結果として昼間および夜間の両者の期
間で１００度である。図２および図３により示されてい
るセクタ化の変化は本発明のダイナミックなセクタ化シ
ステムを使用して達成されてもよく、その動作を図４の
ブロック図を参照して後述する。

【００２１】図４は本発明のダイナミックなセクタ化シ
ステムが実施される例示的な基地局通信トランシーバ25
のブロック図を示している。以下説明するように、トラ
ンシーバ25はセル内の種々のユーザセクタ間の通信チャ
ネルの割当てをダイナミックに変化することによってセ
ル通信システムの第１のセル内に配置されたユーザに改
良されたサービスを提供するように動作する。トランシ
ーバ25は制御装置27、アンテナシステム29、送信／受信
チャネルバンク31を含むものとして示されている。制御
装置27は典型的にチャネル設定／送信／受信チャネルバ
ンク31の割当てを行うようにプログラムされている。送
信／受信チャネルバンク31は導波体送信ライン32等を経
て電磁的にアンテナシステム29と結合されている。各個
々のチャネルバンクは例えば特定のユーザとの通信を容
易に行うことのできる複数のチャネルユニットを具備し
てもよい。図４の実施例では、送信／受信チャネルバン
ク31は第１のセルを複数のユーザセクタへセクタ化する
ようにビーム成形信号をアンテナシステム29へ供給し、
そのそれぞれは複数のユーザ通信チャネルと関連してい
る。情報信号はデータバス33上でチャネルバンク31と外
部通信回路網、例えば公共交換電話回路網（ＰＳＴＮ）
との間で中継される。

【００２２】本発明の第１の好ましい実施例では、固定
した数の通信チャネルが各ユーザセクタと関連される。
この制限下で、本発明は各ユーザセクタの関連する大き
さを調節することによってセルの種々の地域内のユーザ
需要の変化に対する適合を行う。例えば、複数の比較的
狭いユーザセクタは高いユーザ需要の期間にセルの特定
区域内のユーザにサービスするために使用される。これ
は通信チャネルがこのような需要が高くされた期間に通
信を行うことを要求する全てのユーザに有効である可能
性を最大にする。反対に、最小の需要期間には、より広
い幅の比較的少数のユーザセクタが必要な通信チャネル
容量を与えるために使用される。需要が減少した期間に
特定のセル範囲に関連するユーザセクタの幅をこのよう
に広げることは各ユーザセクタに割当てられた固定した
数の通信チャネルを効率的に使用することを可能にす
る。即ち、最小の需要期間にユーザセクタの地理的範囲
を増加することによって、各ユーザセクタ内に含まれる
おおよそのシステムユーザ数は比較的一定に保持される
ことができる。このことはユーザ密度、即ち所定範囲内
の需要が減少した場合、過剰な通信チャネル容量が所定
の地理的範囲に与えられてユーザセクタで過密すること
を防止する。

【００２３】しかしながら、本発明の別の実施例では、
特定のユーザセクタに割当てられる通信チャネルの数が
需要状態の変化に応じて変化されることができる。さら
に、本発明は所定のユーザセクタに関連する通信チャネ
ルの地理的大きさおよびその数の両者の変更を可能にす
ることによって通信チャネルの利用をさらに改良するこ
とさえも可能にする。

【００２４】本発明の好ましい実施例では、各ユーザセ
クタ内のチャネル使用に関する統計は関連するチャネル
バンク31の１つにより監視され、第１の制御バス34によ
り制御装置27へ伝送される。第１の制御バス34と第２の
制御バス35上でチャネルバンク31とアンテナシステム29
によりそれぞれ受信される制御装置27からの制御情報は
チャネルチャネルバンク31により供給されるユーザ統計
を基礎として通信チャネルがユーザセクタに割当てられ
ることを可能にする。即ち、アンテナシステム29により
投射されるビームパターンは選択された１組の通信チャ
ネルが各ユーザセクタに与えられるように調節される。
現在好ましい実施例では、監視されたチャネル使用は制
御装置27によりオペレータ（図示せず）へ表示され、従
って所望のセルのセクタ化の特定を可能にする。自動モ
ードでは、制御装置27はチャネルおよび／またはチャネ
ル使用統計に基づいてセクタの大きさを割当てるために
プログラムされる。

【００２５】本発明の他の実施例では、制御装置27は第
１の制御バス34によってチャネルバンク31から受信され
る情報によりチャネル使用を監視するように構成されて
もよい。適切なチャネル使用情報は再度、各ユーザセク
タの大きさを適切に調節できるようにオペレータに表示
される。その代りに、制御装置27は監視されたチャネル
使用に基づいてチャネルバンク31へチャネル設定／割当
て指令を自動的に与えるようにプログラムされ、再度、
オペレータにより供給される制御情報の必要性を防ぐ。

【００２６】本発明の好ましい実施例では、各ユーザセ
クタの大きさはアンテナシステム29により投射されるビ
ームパターンの変更を通じて調節されるが、他の構成で
は、セクタの大きさの等価な変形がチャネルバンク31に
より供給されるビーム成形信号の処理を通じて達成され
る。このような構造では、チャネルバンク31によりプロ
セスされたビーム成形信号は加重され、アンテナシステ
ム29に与えられるかまたは受信される前に結合される。
このように、ダイナミックなセクタ化は、このような情
報をアンテナシステム29へ供給するよりも、チャネルバ
ンク31に結合された信号処理電子装置（図示せず）に制
御情報を与えることにより達成される。

【００２７】図４を再度参照すると、ユーザ需要の変化
に適合する１方法は、関連する１組の固定ビームのアン
テナ素子を使用して複数の固定したアンテナビームを与
えるように基地局アンテナシステム29を構成することが
明白である。このような装置では、各基地局アンテナは
１組の隣接カバー区域のうちの１つにわたって固定した
幅のビームを投射する。異なった数のカバー区域は、予
期された使用要求に基づいて各ユーザセクタへ割当てら
れる。このようにユーザ密度の変化は所定のセクタに関
連する通信チャネルの伝送に使用される複数の固定アン
テナビームの数をダイナミックに変化することによりア
ドレスされる。

【００２８】このような方法で示される１つの困難な点
は、ビームパターンの顕著な歪みが所定のユーザセクタ
内に含まれるカバー区域間の境界近くで生じることが予
測されることである。本発明の背景で説明したように、
あるセル通信システムでは、予め定められた位相のＰＮ
ロングコードが所定のユーザセクタの通信チャネルによ
り伝送される情報信号を変調するために使用される。所
定のユーザセクタのＰＮロングコードで変調されたこの
ような情報信号が１対の固定ビームのアンテナにより隣
接したカバー区域に投射されるならば、任意の位相差が
各ビームにより伝送される同一のＰＮ変調信号間に存在
する。このような位相差は例えば、基地局のビーム成型
回路網から各固定ビームアンテナへの信号路の長さにお
ける変化により生じる。これらのＰＮ変調信号は同位相
で整列されず、ビームカバー区域の境界では、結果的な
コヒーレントな干渉が、発生したヌルその他の不規則性
によってビームパターンを歪ませる可能性がある。この
ようなパターンの歪みを伴う結果的な信号フェーディン
グは近接して位置する加入者ユニット受信機により受信
されるＰＮ変調信号の信号対雑音比を劣化する。

【００２９】ＩＩ．送信アンテナアレイを使用したダイ
ナミックなセクタ化 以下説明するように、好ましい実施例では本発明は各ユ
ーザセクタに含まれる区域をダイナミックに変化するた
めに固定ビームアンテナの装置を使用して考察する。こ
こで使用されている用語“ダイナミックなユーザセクタ
化”は連続したシステム動作期間の間の１組のユーザセ
クタの大きさを変化するプロセスを示しているものとす
る。本発明にしたがって、所定のユーザセクタ内の隣接
カバー区域に投射されたそれぞれ１対の同一のＰＮ変調
された信号間に遅延が導入され、それによってこのよう
な１対の信号のそれぞれを相関解除する。好ましい実施
例では、ＰＮの長いコードのチップ期間よりも僅かに長
い期間を有する遅延は各ユーザセクタ内の隣接カバー区
域に投射される信号を相関解除する。カバー区域の境界
に位置される加入者ユニットは従って境界を弁別される
ことができ、隣接カバー区域に与えられた相関解除され
たＰＮ復調信号を別々に受信することができる。別々に
受信した信号はダイバーシティ受信の一般的技術を使用
して受信機内で時間整列され、ＰＮロングコードの局部
的に生成された複製を使用して逆拡散される。

【００３０】本発明の技術を図１のシステムに適用する
と、少なくとも第１の居住ユーザセクタのカバー区域Ｃ
１とＣ６に投射された信号間と、地方のユーザセクタの
カバー区域Ｃ２／Ｃ３に与えられた信号対の間に遅延が
発生される。好ましい実施例では、異なったユーザセク
タ（例えば、カバー区域Ｃ３／Ｃ４に与えられた信号対
の間）内の隣接カバー区域に投射された信号対の間に遅
延が導入されるが、このような信号対は各ユーザセクタ
に関連する異なったＰＮの長いコード位相の結果として
独立して相関解除されるものと想定される。

【００３１】図５を参照すると、本発明にしたがってダ
イナミックなユーザセクタ化を行うように構成された基
地局送信回路網40のブロック図が示されている。回路網
40はベースバンド情報信号が第１（＃１）、第２（＃
２）、第３（＃３）のユーザセクタに関連して、通信チ
ャネルで送信されるように処理するために第１、第２、
第３の拡散スペクトル送信機42,44,46を含むものとして
示されている。ＰＮロングコード発生器50は、各ユーザ
セクタに送信される情報信号を変調するために送信機4
2,44,46により使用されるＰＮロングコードを提供す
る。送信機42,44,46に供給されるＰＮロングコードの相
対的位相は位相遅延素子52,54 による予め定められたマ
ージンによりオフセットされる。好ましい実施例では、
位相遅延素子52,54 は期間が７６８ＰＮチップにほぼ等
しい遅延を与える。送信機42,44,46内で、ＰＮ変調され
た情報信号は直角の１対の正弦波を二相変調するために
使用される。変調された正弦波は合計され、帯域通過フ
ィルタで処理され、ＲＦ搬送波周波数にシフトされ、送
信増幅器58,60,62へ与えられる。増幅器58,60,62により
発生された増幅された信号はＲＦ搬送波を経てユーザセ
クタ＃１、＃２、＃３にそれぞれ与えられるＰＮ変調情
報信号を含んでいる。各増幅器58,60,62の出力はそれぞ
れ６ウェイ分割回路網66,68,70へ接続される。図５によ
り示されているように、分割回路網66,68,70はスイッチ
マトリックス74に結合される。

【００３２】図６を参照してさらに詳細に説明されるよ
うに、スイッチマトリックス74は各ユーザセクタに関連
する情報信号と１組の６つのアンテナ駆動装置75−80と
の間で切換え可能な接続を行う。即ちスイッチマトリッ
クス74はユーザセクタからの情報信号がカバー区域Ｃ１
−Ｃ６内のユーザに経路設定されることを可能にする。
アンテナ駆動装置75−80は１組の６つの基地局アンテナ
85−90と関連され、各アンテナ85−90はカバー区域Ｃ１
−Ｃ６（図１）の１つにわたってビームを投射するよう
に動作可能である。各アンテナ駆動装置75−80はさらに
入力合計ノード92を含むものとして示されている。合計
ノード92はそれぞれ１組の３つの入力信号ラインを通っ
てスイッチマトリックス74に結合され、各信号ラインは
ユーザセクタ＃１、＃２または＃３に対応してＰＮ変調
された情報信号を伝送する。

【００３３】前述したように、好ましい実施例では、任
意の対の隣接カバー区域に投射される信号間に遅延が誘
発される。従って、アンテナ駆動装置75−80はＰＮロン
グコード発生器50により与えられるＰＮコードのチップ
期間よりも僅かに長い遅延を与えることができる遅延素
子95Ａ−95Ｆを含むものとして示されている。好ましい
実施例では、１つおきの遅延素子95Ａ−95Ｆ（例えば95
Ｂ，95Ｃ，95Ｆ）は単一のＰＮチップ期間よりも僅かに
長い遅延を与えるように設計されており、残りの遅延素
子（例えば95Ａ，95Ｃ，95Ｅ）は省略されている（ゼロ
遅延）。遅延素子95Ａ−95Ｆは１以上の表面弾性波（Ｓ
ＡＷ）フィルタを使用して実現される。代りに、予め定
められた長さのコイル状光ファイバは所望の遅延を生成
するために使用される。各アンテナ駆動装置75−80はま
た出力信号をアンテナ85−90の１つに与えるためのパワ
ー増幅器96を含んでいる。

【００３４】図６を参照すると、各アンテナ駆動装置75
−80へ６ウェイ分割回路網66を切換え可能に接続するよ
うに作用するスイッチマトリックス74の一部を示してい
る。特に、デジタル制御された減衰器97Ａ−97Ｆは分割
回路網66の出力とアンテナ駆動装置75−80との間に挿入
されている。例えば第１のユーザセクタがカバー区域Ｃ
２−Ｃ４を含むことを望むならば、減衰器97Ａ，97Ｅ，
97Ｆは最大の減衰に設定され、一方、減衰器97Ｂ−97Ｄ
はオフに切換えられる（即ち、ゼロ減衰を与えるように
設定される）。好ましい実施例では、スイッチマトリッ
クス74は２つの他の組の６つのデジタル減衰器（図示せ
ず）を含んでおり、実際に、分割回路網68と70をアンテ
ナ駆動装置75−80に切換え可能に接続するための減衰器
97Ａ−97Ｆと同一である。

【００３５】減衰器97Ａ−97Ｆは好ましくは約３０ｄＢ
のダイナミック範囲を有しており、１ｄＢの増分で調節
されることができるべきである。このように、特定のカ
バー区域に投射されたビームは漸進的に消滅され、セク
タ構造間の転移期間に漸進的に再度設定される。例え
ば、カバー区域Ｃ２−Ｃ４よりもＣ３−Ｃ４のみに含ま
れるように第１のユーザセクタの範囲を変更することが
望まれるならば、減衰器97Ｂはゼロから最大の減衰まで
段階的に調節される。同時に第２のユーザセクタの範囲
を増加することが望まれるものと仮定すると、第２のア
ンテナ駆動装置76と分割回路網68のセクタ間に接続され
る減衰器（図示せず）の設定は最大値からゼロの減衰へ
同時に変化される。デジタル減衰器97Ａ−97Ｆは例えば
アンザック社の部品番号ＡＴ−２１０から入手可能なタ
イプである。

【００３６】図６の構造では、スイッチマトリックス74
は任意のユーザセクタがカバー区域Ｃ１−Ｃ６の任意の
組み合わせを含むことを可能にするように構成されてい
るが、代りの実施例では、マトリックス74は３または４
のカバー区域に潜在範囲を限定することによって簡単化
できることが理解できよう。

【００３７】図１ないし図５を参照すると、各アンテナ
85−90は６つのカバー区域Ｃ１−Ｃ６のうち１つへ６０
度のビームを投射するように設計されている。しかしな
がら、増加したセクタ化は９つのアンテナを使用するこ
とにより達成され、アンテナはそれぞれ４０度のビーム
を投射するように設計されていることが理解されよう。
さらに、水平および垂直に偏波されたビームを与えるこ
とができる二重モードアンテナは各カバー区域内で２倍
までのユーザ数に適合させるために使用される。図７を
参照して後述するように、別々のアンテナ駆動装置はそ
れぞれ水平および垂直に偏波されたビームにより投射さ
れる信号を発生するために使用される。

【００３８】図７を参照すると、水平および垂直の両者
に偏波されたアンテナビームの使用により増加したユー
ザセクタ化を与えるように配置された基地局送信機回路
網100 のブロック図が示されている。回路網100 は対応
する３つのユーザセクタの組に関連してベースバンド情
報信号が第１（＃１Ａ−Ｂ）、第２（＃２Ａ−Ｂ）、第
３（＃３Ａ−Ｂ）の対の組の通信チャネルにわたって送
信されるように処理するために、拡散スペクトル送信機
102Ａ− 102Ｂ、 104Ａ− 104Ｂ、 106Ａ− 106Ｂの第
１、第２、第３の対を含むものとして示されている。以
下説明するように、通信チャネル＃１Ａ、＃２Ａ、＃３
Ａの組は水平偏波されたビームを使用して各カバー区域
に選択的に投射されてもよく、通信チャネル＃１Ｂ、＃
２Ｂ、＃３Ｂは同様に垂直偏波されたビームを使用して
選択的に投射される。ＰＮロングコード発生器（図示せ
ず）は、送信機 102Ａ− 102Ｂ、 104Ａ− 104Ｂ、 106
Ａ− 106Ｂにより各ユーザセクタへ送信される情報信号
を変調するために使用されるＰＮロングコードを与え
る。送信機 102Ａ− 102Ｂ、 104Ａ− 104Ｂ、 106Ａ−
106Ｂに供給されるＰＮロングコードの相対的位相は予
め定められたＰＮチップ数に等しい位相マージンにより
オフセットされる。

【００３９】送信機 102Ａ− 102Ｂ、 104Ａ− 104Ｂ、
106Ａ− 106Ｂ内で、ＰＮ変調された情報信号は直角の
正弦波対を二相変調するために使用される。変調された
正弦波は合計され、帯域通過フィルタで処理され、ＲＦ
搬送波周波数にシフトされ、増幅される。各送信機 102
Ａ− 102Ｂ、 104Ａ− 104Ｂ、 106Ａ− 106Ｂの出力は
それぞれ６ウェイ分割回路網 112Ａ− 112Ｂ、 114Ａ−
114Ｂ、 116Ａ− 116Ｂに接続される。図７で示されて
いるように、分割回路網 112Ａ− 112Ｂ、 114Ａ− 114
Ｂ、 116Ａ− 116Ｂはスイッチマトリックス120 へ結合
される。

【００４０】スイッチマトリックス120 は各ユーザセク
タの対をなした通信チャネル（例えば＃１Ａと＃１Ｂ）
の組と、１組の６つのアンテナ駆動装置 125Ａ− 125Ｂ
ないし 130Ａ− 130Ｂにわたって送信される情報信号間
で切換え可能な接続を行う。各アンテナ駆動装置 125Ａ
− 130Ａの出力をアンテナ 135−140 に供給することに
よって水平偏波されたビームをカバー区域Ｃ１−Ｃ６に
投射する結果を生じ、各アンテナ駆動装置125 Ｂ−130
Ｂの出力をアンテナ135 −140 に供給することによって
垂直偏波されたビームを各カバー区域Ｃ１−Ｃ６に投射
する結果を生じる。図７に示されているように、スイッ
チマトリックス120 は、各ユーザセクタに関連する２つ
の組のユーザがカバー区域Ｃ１−Ｃ６内でサービスされ
ることができるように構成される。

【００４１】図７を参照すると、各アンテナ駆動装置 1
25Ａ−Ｂないし 130Ａ−Ｂへ６ウェイ分割装置 112Ａ−
Ｂを切換え可能に接続するように作用するスイッチマト
リックス120 の一部が示されている。特に、デジタル制
御された減衰器142 と144 は６ウェイ分割装置 112Ａ−
Ｂの出力と、駆動装置 125Ａ−Ｂないし 130Ａ−Ｂの間
に挿入されている。好ましい実施例ではスイッチマトリ
ックス120 は分割装置114Ａ− 114Ｂと 116Ａ− 116Ｂ
をアンテナ駆動装置 125Ａ− 125Ｂないし 130Ａ− 130
Ｂへ切換え可能に接続するための、２つの他の組の１２
のデジタル減衰器（図示せず）を含んでいる。

【００４２】各対のアンテナ駆動装置（例えば駆動装置
125Ａ−Ｂ）は６つの基地局アンテナ 135−140 のうち
の１つに接続され、各アンテナ 135−140 はカバー区域
Ｃ１−Ｃ６（図１）のうちの１つにわたって水平偏波お
よび垂直偏波されたビームを投射するように動作可能で
ある。前述したように、好ましい実施例では、隣接カバ
ー区域の１つに投射される信号間に遅延が導入される。
従って、１つおきの対のアンテナ駆動装置（例えば駆動
装置 105Ａ−Ｂ、 107Ａ−Ｂ）は単一のＰＮチップ期間
よりも僅かに長い遅延を与えるように配置される。他の
観点では、アンテナ駆動装置 105Ａ− 105Ｂないし 110
Ａ− 110Ｂは実質的にアンテナ駆動装置75−80に類似し
ている。

【００４３】図８（Ａ）と（Ｂ）はそれぞれアンテナ 1
35−140 を実現することができる二重モードの共振パッ
チアンテナの平面および側面図を与えている。図８
（Ａ）で示されているパッチ素子160 は各辺で１／２搬
送波波長であり、ポスト163 により接地平面162 （図８
（Ｂ））上に懸架されている。パッチ素子160 は分離距
離Ｓだけ接地平面162 から離れているように示されてい
る。好ましい実施例では距離Ｓは十分な帯域幅が送信お
よび受信の両周波数帯域にわたって得られるように与え
られるため選択されている。垂直偏波モードはパッチ素
子160 を共振することにより生成され、それによって、
電圧の最大値がパッチ素子160 の上部および下部エッジ
170,172 近くに生じ、電圧ゼロが中間で生じる。同様
に、水平偏波モードはパッチ160 を共振することにより
生成され、それによって電圧の最大値はパッチ素子160
の左および右エッジ176,178 で生じる。好ましい実施例
では垂直偏波モードはパッチ素子160 の上部170 と下部
172 エッジの中心部に供給される電圧プローブを介して
励振される。このような方法で、水平モードは右および
左エッジ176 、178 へ接続される電圧プローブを使用し
て誘導される。

【００４４】ＩＩＩ．受信回路網内のダイナミックなセ
クタ化 図９を参照すると、本発明にしたがってダイナミックな
ユーザセクタ化を行うように構成された基地局受信回路
網200 のブロック図が示されている。回路網200 は相関
解除遅延が隣接カバー区域から受信された信号間で導入
される点で送信機回路網40（図５）と通常相補型である
ように示されている。受信機回路網200および送信機回
路網40はデュプレクサ（図示せず）を通ってアンテナ85
−90に同時に結合されてもよい。

【００４５】アンテナ85−90を通ってカバー区域Ｃ１−
Ｃ６から受信された信号はそれぞれ受信増幅器 210−21
5 に与えられている。受信増幅器 210−215 はそれぞれ
受信ＲＦ搬送波の周波数を中心とするパスバンドを有す
る低雑音増幅器（ＬＮＡ）220 を含んでいる。増幅器 2
10−215 はさらにユーザセクタを弁別するために使用さ
れるＰＮロングコードのチップ期間よりも僅かに長い遅
延を与えることができる遅延素子 225Ａ− 225Ｆを含む
ものとして示されている。好ましい実施例では、１つお
きの遅延素子 225Ａ− 225Ｆ（例えば素子 225Ｂ、 225
Ｄ、 225Ｆ）は単一のＰＮチップ期間よりも僅かに長い
遅延を与えるように設計されており、残りの遅延素子は
省略されている（ゼロ遅延）。遅延素子 225Ａ− 225Ｆ
は１以上の表面音響波（ＳＡＷ）フィルタを使用して実
現される。その代りに、予め定められた長さのコイル状
の光ファイバは所望の遅延を生成するために使用され
る。

【００４６】各遅延素子 225Ａ− 225Ｆの出力はスイッ
チマトリックス232 に接続された３ウェイ分割装置230
へ与えられる。スイッチマトリックス232 は実質上スイ
ッチマトリックス74と同一であり、３ウェイ分割装置23
0 の各出力と、３つの６ウェイ合計回路網 240−242 の
１つへの入力との間の切換え可能な接続を行う。合計回
路網 240−242 は増幅器 254−256 を通って対応する１
組の３つのダイバーシティ受信機 250−252 に結合さ
れ、各ダイバーシティ受信機は図１３を参照して後述す
る方法で構成されることができる。各ダイバーシティ受
信機 250−252 周波数は下方向変換し、受信信号を複合
ＩおよびＱ成分にデジタル化する。複合ＩおよびＱ成分
は復調され、結合され、デインターリーブされ、デコー
ドされる。

【００４７】各ＩおよびＱ成分は、所定のユーザセクタ
の隣接したカバー区域Ｃ1 ないしＣ6 と関連した２以上
のアンテナ85ないし90によって受信された所定の加入者
装置からのデータ信号から構成されていてもよい。各カ
バー区域と関連した受信された信号は制御装置と組合せ
られた探索受信機によって選択され、“フィンガ”（示
されていない）とも呼ばれる多重データ受信機または復
調器の異なったものによってそれぞれ処理される。各フ
ィンガは、各カバー区域と関連したパイロットおよびデ
ータ信号のＩ成分ＲＩおよびＱ成分ＲＱを複合Ｉおよび
Ｑ成分から逆拡散することによって抽出する。ＰＮロン
グコード発生器260 は、各ユーザセクタから受信された
情報信号を復調する時に受信機250 ないし252 によって
使用されるＰＮロングコードを供給する。受信機250 な
いし252 に供給されるＰＮロングコードの相対的な位相
は、位相遅延素子270 および272 によって予め定められ
たマージンだけオフセットされる。好ましい実施形態で
は、位相遅延素子52および54は、 768期間がＰＮチップ
とほぼ等しい遅延を与える。

【００４８】ＩＶ．ＣＤＭＡシステム内におけるダイナ
ミックセクタ処理 図１０を参照すると、拡散スペクトル送信機42、44およ
び46（図５）を構成するのに適した拡散スペクトル送信
機のブロック図が示されている。図１０の拡散スペクト
ル送信機は、本出願人に譲渡された1992年に出願された
米国特許第5,103,459 号明細書("System and Method fo
r Generating Signal Waveforms in a CDMA Cellular T
elephone System") に記載されているタイプのものであ
る。図１０の送信機において、例えばボコーダによって
データに変換された音声から構成されたデータビット30
0 は、入力データ速度にしたがったコードシンボル反復
速度によりビットが畳み込み的にエンコードされるエン
コーダ302 に供給される。データビット速度がエンコー
ダ302 のビット処理速度より遅い場合、コードシンボル
反復速度は、エンコーダ302 がエンコーダ302 の動作速
度に整合したビット速度で反復データ流を生成するため
に入力データビット300 を反復することを示す。その
後、エンコードされたデータは、それが畳み込み的にイ
ンターリーブされるインターリーバ304 に供給される。
インターリーブされたシンボルデータは、例えば19.2ｋ
ｓｐｓの速度でインターリーバ304 から排他オアゲート
306 の入力に出力される。

【００４９】図１０のシステムにおいて、インターリー
ブされたデータシンボルは、チャネル上の伝送時にさら
に高い秘密保持性を与えるためにスクランブルされる。
音声チャネル信号のスクランブルは、対象とする加入者
受信装置に特有のＰＮコードでインターリーブされたデ
ータをＰＮコーディングすることによって行われること
ができる。これらのスクランブルコードは、本発明の背
景において参照にされた“内部”ＰＮコードを含む。こ
のようなＰＮスクランブルは、適切なＰＮシーケンスま
たは暗号化方式を使用してＰＮ発生器308 によって行わ
れる。ＰＮ発生器308 は、典型的に1.2288ＭＨｚの固定
速度で特有のＰＮコードを生成するＰＮロング発生器を
含む。その後、このＰＮコードはデシメータ（示されて
いない）を通過させられ、結果的な 9.2ＭＨｚのスクラ
ンブルシーケンスがそこに供給された加入者装置識別情
報にしたがって排他オアゲート306 の別の入力に供給さ
れる。その後、排他オアゲート306 の出力は排他オアゲ
ート310 の１つの入力に供給される。

【００５０】図１０を再び参照すると、排他オアゲート
310 の別の入力はウォルシュコード発生器312 に接続さ
れている。ウォルシュコード発生器312 は、情報が伝送
されているデータチャネルに割当てられたウォルシュシ
ーケンスに対応した信号を発生する。発生器312 によっ
て供給されるウォルシュコードは、長さ64の１組の64ウ
ォルシュコードから選択される。64個の直交コードは、
ウォルシュコードがマトリクスの単一の行または列であ
る64×64アダマールマトリクスからのウォルシュコード
に対応する。スクランブルされたシンボルデータおよび
ウォルシュコードは排他オアゲート310 によって排他オ
ア処理され、その結果が排他オアゲート314 および316
の両者に入力として供給される。

【００５１】排他オアゲート314 はまたＰＮ_I 信号を受
信し、一方排他オアゲート316 の別の入力はＰＮ_Q 信号
を受信する。ＣＤＭＡにおける使用において、ＰＮロン
グコード発生器50（図５）は、拡散スペクトル送信機4
2、44および46にＰＮ_I およびＰＮ_Q シーケンスを供給
するように動作する。ＰＮ_I およびＰＮ_Q 信号は、ＣＤ
ＭＡシステムによってカバーされた特定のユーザセクタ
に対応した疑似ランダム（ＰＮ）信号であり、同位相
（Ｉ）および直角位相（Ｑ）通信チャネルにそれぞれ関
連している。ＰＮ_I およびＰＮ_Q 信号は、伝送前にユー
ザデータをさらに拡散するように排他オアゲート310 の
出力によりそれぞれ排他オア処理される。結果的なＩチ
ャネルコード拡散シーケンス322 およびＱチャネルコー
ド拡散シーケンス326 は、正弦曲線の直角位相対を二相
（バイ・フェーズ）変調するために使用される。正弦曲
線の各直角位相対は送信機42、44および46内において合
計され、ＲＦ周波数にシフトされ、増幅器58、60および
62の１つに供給される。

【００５２】好ましい実施形態において、データ変調を
含まないパイロットチャネルは、ＩチャネルおよびＱチ
ャネル拡散シーケンスＳ_I およびＳ_Q と共に伝送され
る。パイロットチャネルは、信号獲得および追跡のため
に使用される変調されない拡散スペクトル信号として特
徴付けられる。隣接したセル中に複数の基地局送信機を
含むシステムにおいて、それぞれによって供給される１
組の通信チャネルは、特有のパイロット信号で識別され
る。しかしながら、１組のパイロット信号を生成するさ
らに効果的な方法は、パイロット信号に対して別個の組
のＰＮ発生器を使用するよりもむしろ同一の基本シーケ
ンスにおけるシフトを使用することである。この技術を
使用することにより、対象とする受信装置は全パイロッ
トシーケンスを順次探索し、最も強い相関を生成するオ
フセットまたはシフトに同調する。

【００５３】したがって、パイロットシーケンスは、シ
ステムにおいて非常に多数のパイロット信号を支持する
ように基本シーケンスをシフトすることによって多数の
異なるシーケンスが生成されることができる程十分に長
いことが好ましい。さらに、分離またはシフトは、パイ
ロット信号において干渉が存在しないことを保証する程
十分に大きくなければならない。したがって、１実施形
態において、パイロットシーケンス長は、２¹⁵であるよ
うに選択され、これは64個のチップの基本シーケンスに
おけるオフセットにより512 個の異なるパイロット信号
を可能にする。

【００５４】図１１を参照すると、パイロット発生ネッ
トワーク330 は、全てゼロからなるウォルシュ“ゼロ”
Ｗ₀ シーケンスを排他オア結合器344 および346 に供給
するウォルシュ発生器340 を含んでいる。ウォルシュシ
ーケンスＷ₀ は、排他オア結合器344 および346 をそれ
ぞれ使用してＰＮ_I およびＰＮ_Q シーケンスにより乗算
される。シーケンスＷ₀ はゼロだけを含んでいるため、
結果的なシーケンスの情報内容はＰＮ_I およびＰＮ_Q シ
ーケンスだけに依存する。排他オア結合器344および346
によって生成されたシーケンスは、有限インパルス応
答（ＦＩＲ）フィルタ350 および352 へ入力として供給
される。ＩチャネルおよびＱチャネルパイロットシーケ
ンスＰ_I およびＰ_Q にそれぞれ対応するＦＩＲフィルタ
350 および352 からフィルタ処理されたシーケンス出力
はＲＦ送信機382 に供給される。

【００５５】図１２を参照すると、ＲＦ送信機382 の１
実施形態が示されている。送信機382 は、ｉ＝１ないし
ＮであるＰＮ_I 拡散データ信号Ｓ_IiをＩチャネルパイロ
ット信号Ｐ_I と合計するＩチャネル合計装置370 を含
む。同様にして、Ｑチャネル合計装置372 は、ｉ＝１な
いしＮであるＰＮ_Q 拡散データ信号Ｓ_QiをＱチャネルパ
イロット信号Ｐ_I と結合するように機能する。デジタル
アナログ（Ｄ／Ａ）変換器374 および376 は、Ｉチャネ
ルおよびＱチャネル合計装置370 および372 からのデジ
タル情報をアナログ形態にそれぞれ変換するために設け
られる。Ｄ／Ａ変換器374 および376 によって生成され
たアナログ波形は、局部発振器（ＬＯ）の搬送波周波数
信号ＣＯＳ(2πft) およびＳＩＮ(2πft) と共にミキサ
388 および390 にそれぞれ供給され、ここでそれらが混
合されて合計装置392 に供給される。直角位相搬送波信
号ＳＩＮ(2πft) およびＣＯＳ(2πft) は、適切な周波
数源（示されていない）から供給される。これらの混合
されたＩＦ信号は、合計装置392 において合計され、ミ
キサ394 に供給される。

【００５６】ミキサ394 は、ＲＦ周波数帯域への周波数
上方変換を行うように周波数シンセサイザ396 からのＲ
Ｆ周波数信号と合計された信号を混合する。ＲＦ信号は
同位相（Ｉ）および直角位相（Ｑ）成分を含み、バンド
パスフィルタ398 によってバンドパスフィルタ処理さ
れ、ＲＦ増幅器58、60、62の１つに対して出力される
（図５）。ＲＦ送信機382 の異なる構成は、ここには説
明されていないが、当業者によく知られている種々の信
号合計、混合、フィルタ処理および増幅技術を使用して
もよいことを理解すべきである。

【００５７】図１３は加入者装置12（図１）の１つと関
連したダイバーシティ受信機のブロック図であり、した
がって基地局40（図５）の１以上のアンテナ85ないし90
によって送信されたＲＦ信号を受信するように配置され
ている。図１３において、基地局40によって送信された
ＲＦ信号はアンテナ410 によって受信され、アナログ受
信機412 およびデジタル受信機414 から構成されたダイ
バーシティＲＡＫＥ受信機に供給される。アンテナ410
によって受信され、アナログ受信機412 に供給された信
号は、個々または多数の加入者受信機に対して意図され
た同じパイロットおよびデータ信号のマルチパスを伝播
したものから構成されてもよい。１実施形態においてＱ
ＰＳＫモデムとして構成されているアナログ受信機412
は、受信された信号を周波数下方変換して、複合Ｉおよ
びＱ成分にデジタル化する。複合ＩおよびＱ成分は、復
調のためにデジタル受信機414 に供給される。その後、
復調されたデータは結合、デインターリーブおよびデコ
ードするためにデジタル回路416 に供給される。

【００５８】アナログ受信機412 から出力された各Ｉお
よびＱ成分は、所定のユーザセクタの隣接したカバー区
域Ｃ1 ないしＣ6 と関連した２以上のアンテナ85ないし
90によって送信された対応したデータ信号から構成され
てもよい。上述されたように、特定のユーザセクタでは
隣接したカバー区域に供給されたデータ信号の間に位相
オフセットが導入される。デジタル受信機414 におい
て、各カバー区域と関連した受信された信号は制御装置
418 と組合せられた探索装置受信機415 によって選択さ
れ、“フィンガ”とも呼ばれる多重データ受信機または
復調器 420Ａないし 420Ｃの異なったものによってそれ
ぞれ処理される。図１３には３個のデータ復調フィンガ
（復調器 420Ａないし 420Ｃ）しか示されていないが、
もっと多いまたは少ないフィンガが使用されてもよいこ
とが理解されるべきである。各フィンガは、各カバー区
域と関連したパイロットおよびデータ信号のＩ成分ＲＩ
およびＱ成分ＲＱを複合ＩおよびＱ成分から逆拡散する
ことによって抽出する。

【００５９】１実施形態において、各加入者装置12は長
さ64の１組の64直交ウォルシュコードＷ_i の１つを割当
てられる。これは、パイロットチャネル、63個のＩチャ
ネルおよび63個のＱチャネルを含む１組のチャネルが所
定の対の拡散シーケンスＰＮ _I およびＰＮ_Q を使用して
伝送されることを可能にする。抽出されたパイロット信
号は、加入者装置の受信機内のシンボル結合器（示され
ていない）内における時間割当てのために使用される。
加入者装置が同一のユーザセクタに割当てられた隣接す
るカバー区域の境界の近くに位置された時に、各カバー
区域に伝送されたデータの評価が時間整列されて加算さ
れ、それによって信号対雑音比を改良する。

【００６０】Ｖ．同位相ビームパターンを使用したダイ
ナミックセクタ処理 上述されたように好ましい実施形態では、各区域に送信
された信号の相関を除去するように隣接したアンテナカ
バー区域に投射されたビームの間に遅延が導入される。
この方法は、隣接したカバー区域に供給されたビームの
間の破壊的干渉を実質的に取除き、それによってゼロお
よびその他のビームパターン歪みの形成を阻止するよう
に設計される。したがって、カバー区域境界の近くに位
置された加入者装置と関連したダイバーシティ受信機
は、相関を除去された信号を別々に受信し、続いて別々
に受信された信号を結合することができる。

【００６１】本発明の別の実施形態において、セルラー
基地局は、正確に位相整列した状態で投射された１組の
固定したビームを供給することによってダイナミックな
ユーザセクタ処理を行うように設計される。図１４
（Ａ）を参照すると、カバー区域Ｃ1 ないしＣ6 （図
１）の１つと関連した第１の基地局アンテナによって投
射されると仮定した40°の固定したビームの方位角パタ
ーンが示されている。第２の40°の固定したビームを隣
接したカバー区域に供給するように配置された第２の基
地局アンテナが第１の基地局アンテナと同位相で駆動さ
れた場合、図１４（Ｂ）に示されたパターンが生成され
る。したがって、ユーザセクタの幅は、励起されたビー
ムの数に比例して増加されることが明らかである。ビー
ムは同位相で発生されているため、カバー区域境界の近
くで構成的に干渉し、したがって加入者装置の受信機内
ではなく基地局内で効果的にコヒーレントに結合され
る。

【００６２】図１５を参照すると、各ユーザセクタに１
組の同位相ビームを投射することによってダイナミック
なユーザセクタ処理を行うように構成された基地局送信
機ネットワーク440 のブロック図が示されている。ネッ
トワーク440 は、図５のネットワークに実質的に類似し
ていることが認められる。なお、図５と実質的に同じシ
ステム素子を示す時には同じ参照符号が使用されてい
る。アンテナ駆動装置75ないし80は、位相遅延素子95Ａ
ないし95Ｆではなく、アンテナ85ないし90が同位相で駆
動されるように調節された位相イコライザ 444Ａないし
444Ｆを含んでいることが認められる。イコライザ 444
Ａないし 444Ｆの調節は、例えば各駆動装置75ないし80
に同一の試験信号を供給することによって基地局設置中
に行われてもよい。

【００６３】特に較正過程中に、同一の振幅および位相
の１組の試験信号がアンテナ駆動装置75ないし80に供給
される。その後、アンテナ85ないし90とそれぞれ関連し
た隣接した対のアンテナケーブル 445Ａないし 445Ｆの
出力が電力結合器の二重入力ポートに接続される。アン
テナケーブルの１つに結合されたアンテナ駆動装置内の
位相イコライザは、電力結合器の出力が最大にされるま
で調節される。この過程は、各隣接する対のアンテナ駆
動装置、すなわち駆動装置75および76、駆動装置76およ
び77等に対して繰返される。

【００６４】同様の過程は、受信ネットワーク200 を較
正するために使用される（図９）。特に、同一の振幅お
よび位相の１組の試験信号は、正規の状態ではアンテナ
85ないし90に結合されるアンテナケーブル 224Ａないし
224Ｆのポートで注入される。６個の入力ポートおよび
単一の出力ポートを有する電力結合器は、受信増幅器21
0 ないし215 の隣接した対の分割装置230 に接続され
る。その後、電力結合器に接続された受信増幅器の１個
内の位相イコライザ（示されていない）は、結合器から
の出力電力が最大にされるまで調節される。この過程
は、各隣接した対の受信増幅器210 ないし215 に対して
繰返される。

【００６５】図１６は、１組の同位相ビームを投射する
ことによってダイナミックなユーザセクタ処理を行う別
の基地局構造450 を示す。図１６によって示されている
ように、アンテナ85ないし90の近くにスイッチマトリク
スおよびアンテナ駆動装置を配置することによって隣接
したビーム間において位相整列状態が維持される。すな
わち図１６の構造では、スイッチマトリクス74およびア
ンテナ駆動装置75ないし80は基地局のアンテナタワー45
8 内の伝送ケーブル452 ないし454 に先行するのではな
く、それに後続する。アンテナ85ないし90に対する駆動
装置75ないし80の直接的な結合は、ケーブル長の変化等
による位相差が隣接したカバー区域に送信されたビーム
間に導入されることを有効に阻止する。

【００６６】ＶＩ．アンテナサブシステム 本発明の相関の除かれた位相および制御された位相の両
実施形態（例えば、図５および１２参照）において、所
定のユーザセクタの大きさは、セクタに情報信号を供給
するために１以上のビームの組み合わせを使用すること
によって変化される。このような各ビームは、多数の通
常の技術のうちの任意の１つを使用して生成されてもよ
い。例えば、予め定められた角度の１組のビームを投射
するために１組の異なる固定したビームのアンテナが使
用されることができる。この方法において、アンテナ
は、各ビームが予め定められたカバー区域を包含するよ
うに取付けられ、整列される。１実施形態において、１
組の６個のアンテナが60°のビームを６つの各カバー区
域に供給するために使用される（例えば、図１参照）。

【００６７】その代わりとして、１以上のビームを同時
に形成するためにフェーズドアレイアンテナが使用され
てもよい。例えば、図１７には、第１、第２および第３
のフェーズドアレイアンテナパネル480 、482 および48
4 の三角形配列が示されており、それらは１組の９つの
アンテナビームをカバー区域Ｃ1 ないしＣ9 に投射する
ように集合的に動作する。特に、アンテナパネル480 は
３つの40°の固定したビームをカバー区域Ｃ1 ないしＣ
3 に投射し、一方アンテナパネル482 および484 は40°
の固定したビームをカバー区域Ｃ4 ないしＣ6 およびＣ
7 ないしＣ9 にそれぞれ投射する。

【００６８】図１８によって示されているように、好ま
しい構造において、各アンテナパネルの面はパッチ素子
の４×４アレイを含んでおり、各列内の素子が参照符号
486ないし489 でそれぞれ示されている。 850ＭＨｚの
ＲＦ搬送波周波数を仮定すると、各パッチ素子は、面積
が４平方インチの誘電体で負荷されたパッチ材料の方形
部分から製造されてもよい。この結果、それぞれほぼ４
平方フィートの面積の方形アンテナパネル482 ないし48
4 が生成される。

【００６９】図１９を参照すると、単一のアンテナ面か
ら３つのビームを放射するように配置されたフェーズド
アレイアンテナおよびビーム形成ネットワーク490 が示
されている。スイッチマトリクス（示されていない）
は、入力信号ライン 494Ａないし 494Ｃを介してユーザ
セクタ＃１、＃２および＃３に対応した情報信号を供給
する。ビーム形成ネットワーク490 は、信号ライン 494
ＡないしＣにそれぞれ接続された４ウエイ分割装置 495
ＡないしＣを含んでいる。各分割装置 495ＡないしＣか
らの４個の出力は、４個の合計ノード498 ないし501 の
１つに位相遅延素子496 を介して接続されている。合計
ノード498 ないし501 からの複合信号は、電力増幅器50
4 ないし507 にそれぞれ供給される。図１９に示されて
いるように、アレイ素子486 ないし489 の各列は、増幅
器504 ないし507 の１つによって駆動される。別の構造
では、別個の電力増幅器が各アレイ素子486 ないし489
を駆動するために使用されている。

【００７０】１実施形態において、遅延素子496 は、３
つの各ビームが３つの隣接したカバー区域の１つに40°
の角度で投射されるように調節される。それ故、単一の
アンテナパネルによって投射された３つのビームは、 1
20°の弧にわたって広がる。このような３つのパネル
は、 360°の弧を含む１組の９つのビームを供給するよ
うに取付けられることができる。

【００７１】上記の好ましい実施形態の説明は、当業者
が本発明を形成または使用することを可能にするために
与えられている。これらの実施形態に対する種々の修正
は当業者に容易に明らかになり、ここに定められた一般
的な原理は発明力を要することなくその他の実施形態に
適用されることができる。したがって、本発明はここに
示された実施形態に限定されるものではなく、ここに記
載された原理および新しい特徴と矛盾しない広い技術的
範囲を提供する。例えば、ユーザ需要の短期的な変化の
結果としてフレキシブルなトラフィックチャネル割当て
が必要になる問題を解決することに加えて、本発明の方
法および装置は、ユーザ需要の長期的な変化に適合する
ために使用されてもよい。このような需要の長期的な変
化は、例えば所定の地理的区域内の人口分布および建造
物パターンの変更に伴って生じる可能性が高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はセル通信システム内に含まれ、複数の加
入者ユニットと基地局が配置されているセルの１例を示
している。

【図２】図２は本発明にしたがって通常のビジネス時間
中にセクタ化されたときの第２のセルの例を示してい
る。

【図３】図３は本発明にしたがって夜間時間にセクタ化
されたときの第２のセルの例を示している。

【図４】図４は本発明のダイナミックセクタ化システム
が実施されている基地局通信トランシーバの１例のブロ
ック図である。

【図５】図５は本発明にしたがってダイナミックユーザ
セクタ化を行うように構成されている基地局送信機回路
網のブロック図である。

【図６】図６は各ユーザセクタと関連する情報信号と１
組の６つのアンテナ駆動装置との切換え可能な接続を行
うための基地局送信機内に配置されたスイッチマトリッ
クスを示している。

【図７】図７は水平および垂直の両者に偏波されたアン
テナビームの使用により増加したユーザセクタ化を与え
ることができる基地局送信機回路網のブロック図であ
る。

【図８】図８の（Ａ）および（Ｂ）は基地局アンテナの
好ましい構造内に含まれた二重モード共振パッチアンテ
ナの平面図および側面図を示している。

【図９】図９は本発明にしたがってダイナミックなユー
ザのセクタ化を行うように構成された基地局受信機回路
網のブロック図である。

【図１０】図１０は拡散スペクトル送信機の１例のブロ
ック図である。

【図１１】図１１はＩおよびＱチャネルパイロットシー
ケンスを与えるためのパイロット発生回路網を示してい
る。

【図１２】図１２はＲＦ基地局送信機の構成の１例を示
している。

【図１３】図１３は加入者ユニット内に配置されたダイ
バーシティ受信機の１例のブロック図である。

【図１４】図１４の（Ａ）はカバー区域Ｃ１ないしＣ６
（図１）の１つに関連する第１の基地局アンテナにより
投射されると仮定された４０度の固定ビームの方位角パ
ターンの１例を表し、図１４の（Ｂ）は隣接する１対の
固定ビームの基地局アンテナが同位相で駆動されるとき
に発生される方位角パターンを表している。

【図１５】図１５は１組の同位相ビームを各ユーザセク
タに投射することによってダイナミックなユーザのセク
タ化を与えるように構成された基地局送信機回路網のブ
ロック図である。

【図１６】図１６は１組の同位相ビームの投射によりダ
イナミックなユーザのセクタ化を与えるための別の基地
局構造を示している。

【図１７】図１７は１組の９つのアンテナビームを与え
るように集合的に動作する第１、第２、第３の位相アレ
イアンテナパネルの３角形の装置を示している。

【図１８】図１８はパッチ素子の４×４アレイをそれぞ
れ含む図１７のアンテナパネルの好ましい構成を示して
いる。

【図１９】図１９は位相アレイアンテナパネルを駆動す
るために使用されるビーム成形回路網のブロック図であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェイムズ・エイチ・トンプソン アメリカ合衆国、カリフォルニア州 92009、カールスバド、ブラバ・ストリー ト 7523 Ｆターム(参考） 5K022 EE02 EE11 EE21 EE31 5K059 CC02 CC04 5K067 CC10 CC24 EE10 EE46 JJ73 KK02 KK03

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のカバー区域のうちの１つにそれぞ
   れ向けられた複数のアンテナを有する無線通信システム
   における方法において、 第１の変調情報信号を発生し、 前記複数のアンテナの第１のアンテナを通して前記第１
   の変調信号を送信し、前記第１の変調情報信号を位相遅
   延素子に供給し、 前記第１の変調情報信号を位相遅延して位相遅延された
   第１の変調情報信号にし、 前記複数のアンテナの第２のアンテナを通して前記位相
   遅延された第１の変調情報信号を送信する方法。
2. 【請求項２】 前記第１の変調情報信号を発生すること
   は第１の拡散コードを第１の情報信号に適用することを
   含む請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 前記第１のアンテナは第１の地理的区域
   に送信する請求項２記載の方法。
4. 【請求項４】 前記第２のアンテナは前記第１の地理的
   区域に隣接する第２の地理的区域に送信する請求項２記
   載の方法。
5. 【請求項５】 複数のアンテナに結合するよう構成され
   た無線インフラストラクチャ素子において、 第１の出力を前記複数のアンテナの第１のアンテナに対
   して発生するように構成された第１の送信機と、 前記第１の送信機に結合された拡散コード発生器と、 前記拡散コード発生器に結合された位相遅延素子と、 前記位相遅延素子に結合され、第２の出力を前記複数の
   アンテナの第２のアンテナに対して発生するように構成
   された第２の送信機とを具備する無線インフラストラク
   チャ素子。
6. 【請求項６】 前記第１および第２の送信機に結合され
   たスイッチマトリックスをさらに具備する請求項５記載
   の素子。
7. 【請求項７】 前記複数のアンテナに結合するよう構成
   された少なくとも１つのアンテナ駆動装置をさらに具備
   する請求項６記載の素子。
8. 【請求項８】 無線通信システムにおける方法におい
   て、 第１の期間内に第１のセクタを形成し、 第２の期間内に第２のセクタを形成することを含み、 前記第１の期間内に第１のセクタを形成することが、 第１の情報信号を第１のカバー区域に送信し、 遅延を含むように前記第１の情報信号を変化させて、遅
   延された第１の情報信号を形成し、 前記遅延された第１の情報信号を第２のカバー区域に経
   路設定することを含み、 前記第２の期間内に第２のセクタを形成することが、 第２の情報信号を前記第１のカバー区域に送信し、 第３の情報信号を前記第２のカバー区域に送信すること
   を含む方法。
9. 【請求項９】 前記第１の情報信号は変調信号である請
   求項８記載の方法。
10. 【請求項１０】 前記第２および第３の情報信号は変調
    信号である請求項９記載の方法。
11. 【請求項１１】 複数のカバー区域のうちの１つにそれ
    ぞれ向けられた複数のアンテナを有する無線通信システ
    ムにおける方法において、 第１の信号を第１のセクタから受信し、 第２の信号を第２のセクタから受信し、 前記第１の信号を逆拡散するための第１の逆拡散コード
    を発生し、 前記第１の逆拡散コードを用いて前記第１の信号を逆拡
    散し、 位相遅延を前記第１の逆拡散コードに導入して位相遅延
    された第１の逆拡散コードを発生し、 前記位相遅延された第１の逆拡散コードを用いて前記第
    ２の信号を逆拡散する方法。
12. 【請求項１２】 前記逆拡散された第１および第２の信
    号の和をとり、 前記逆拡散された第１および第２の信号の前記和をダイ
    バーシティ受信機に対して供給することをさらに含む請
    求項１１記載の方法。
13. 【請求項１３】 第１の信号を第１のセクタから受信す
    る手段と、 第２の信号を第２のセクタから受信する手段と、 前記第１の信号を逆拡散するための第１の逆拡散コード
    を発生する手段と、 前記第１の逆拡散コードを用いて前記第１の信号を逆拡
    散する手段と、 前記第１の逆拡散コードに位相遅延を導入して位相遅延
    された第１の逆拡散コードを発生する手段と、 前記位相遅延された第１の逆拡散コードを用いて前記第
    ２の信号を逆拡散する手段とを具備する無線インフラス
    トラクチャ素子。