JP2003514428A

JP2003514428A - 適応的なビーム−時間符号化方法および装置

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Publication number: JP2003514428A
Application number: JP2001537170A
Authority: JP
Inventors: ユハユリテイロ; マルコスカッツ
Original assignee: Nokia Oyj
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 1999-11-12
Filing date: 2000-11-10
Publication date: 2003-04-15
Also published as: KR20020071861A; CA2388463A1; CN1390398A; EP1895677A2; BR0015536A; WO2001035537A2; WO2001035537A3; EP1230745A2; US6788661B1; EP1895677A3; AU1168001A

Abstract

(57)【要約】無線システムは基地局および遠隔局を含んでいる。基地局は、空間−時間エンコーダ、アンテナ・システム、送信機、基地局受信機、およびパワー管理コントローラを含んでいる。空間−時間エンコーダは、記号のストリームを符号化して第１および第２の空間−時間符号化信号を得る。送信機は、それぞれの第１および第２の放射パターンが形成されるように第１および第２の空間−時間符号化信号をそれぞれの第１および第２の初期送信パワーでアンテナ・システムから送信する。基地局受信機は、遠隔局からパワー係数インジケータ情報を受信し、パワー管理コントローラは、それぞれの第１および第２の初期送信パワーならびにパワー係数インジケータ情報に基づいて、第１および第２の調整された送信パワーを求める。他の態様において、無線システムの送信局は、角パワー・スペクトルを求める回路と、空間−時間エンコーダと、送信機とを含んでいる。空間−時間エンコーダは第１および第２の記号を符号化して第１および第２の空間−時間符号化信号を得る。送信機は、第１および第２のビームが角パワー・スペクトルの角拡散内に含まれるように、第１および第２の空間−時間符号化信号をそれぞれの第１および第２のビームで送信する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】発明の背景発明の分野本発明は、セルラ無線システムの基地局から遠隔局へのダウンリンク信号送信
に関する。特に、本発明は、複数のダウンリンク・ビーム、ビーム・パワー、お
よびビーム幅の適応的な制御に関する。

【０００２】関連技術の説明携帯電話システムは、システムの信号の多重経路または反射を生じさせる環境
、特に都市環境で動作する。図１で、基地局送信機１は、その信号を直接経路３
に沿って遠隔局２（移動局であることが多い）に同報通信する。しかし、高いビ
ルディング４が存在するため、送信機１はまた、信号を間接経路５に沿って遠隔
局２に同報通信し、したがって、直接経路３が遠隔局２に到着する方向と間接経
路５が遠隔局２に到着する方向との間の角拡散ASが生じる。直接経路３と間接経
路５は遠隔局２で再結合され、建設的な重畳信号と破壊的な重畳信号によって、
ランダムな、またはランダムに見えるフェージング・ゾーンおよびブラックアウ
ト・ゾーンが生じる。

【０００３】多重経路の影響を低減させるために、既知のシステムは、空間時間送信ダイバ
ーシチ技術を使用している。図２で、既知の送信機は、空間時間送信ダイバーシ
チ・エンコーダ10と、複合マルチプライヤ12および14、アンテナ16および18とを
含んでいる。空間時間送信ダイバーシチ・エンコーダ10は、入力信号S_INを処理
して２つのチャネル信号CH₁およびCH₂を得る。マルチプライヤ12および14は、２
つのチャネル信号CH₁およびCH₂に同じ直交符号OCを加え、２つのチャネルを、入
力信号S_INに関する情報を含むチャネルとして識別することができる。しかし、
遠隔局が２本のアンテナからの信号を別々に識別できるようにそれぞれのアンテ
ナ信号に異なる直交識別子（たとえば、パイロット・シーケンスまたは訓練シー
ケンス）が加えられる。掛け合わせられたチャネル信号は、かなりの間隔（たと
えば、20波長）を置いて配置されたそれぞれのアンテナ16および18に送信される
。このような間隔を置いて配置されたアンテナをダイバーシチ・アンテナと呼ぶ
。多重経路環境では、様々な伝搬経路の和が受信アンテナで破壊的な信号になっ
たときに深刻なフェージングが起こる。ダイバーシチ・アンテナを使用すると、
２つの信号CH₁およびCH₂は多重経路３や多重経路５のような異なる経路上で伝搬
するので、深いフェージングが起こる確率は低くなる。ダイバーシチ・アンテナ
は、全方向アンテナ、または重ね合わせられたセクタを有するアンテナ・セクタ
に向けられたアンテナであってよい。ダイバーシチ・アンテナは、十分な間隔を
置いて配置されたときには、信号を非相関チャネル（すなわち、経路）で伝搬さ
せるので直交するアンテナとみなすことができる。

【０００４】入力信号S_INは、２つの記号S₁およびS₂を、第１の記号を０とＴの間の記号ス
ロットで、第２の記号をＴと2Tの間の記号スロットで時間連続的に搬送する。図
３で例示するエンコーダ10は、QPSK変調技術を使用し、時間整列レジスタ20と、
２つの記号を保持するホールド・レジスタ22とを含んでいる。ベース・バンド搬
送波信号SBBCがインバータ24で反転され、負のベース・バンド搬送波-SBBCが生
成される。QPSK変調器26は、記号S₁をベース・バンド搬送波信号SBBC上に符号化
し、変調された第１の記号を生成し、QPSK変調器28は、記号S₁を負のベース・バ
ンド搬送波信号-SBBC上に符号化し、第１の記号の変調共役信号を生成する。QPS
K変調器30は、記号S₂をベース・バンド搬送波信号SBBC上に符号化し、変調され
た第２の記号を生成し、QPSK変調器32は、記号S₂を負のベース・バンド搬送波信
号-SBBC上に符号化し、第２の記号の変調共役信号を生成する。第２の記号の変
調共役信号は、インバータ34で反転され、第２の記号の負の変調共役信号が生成
される。アナログ・マルチプレクサ36は、第１の記号タイム・スロット（すなわ
ち、図２の０からＴ）中に、変調された第１の記号を第１のチャネル信号に切り
換え、第２の記号タイム・スロット（すなわち、図２のＴから2T）中に、第２の
記号の負の変調共役信号を第１のチャネル信号に切り換え、したがって、CH1上
の信号は[S₁, -S₂ ^*]になる。アナログ・マルチプレクサ38は、第１の記号タイム
・スロット（すなわち、図２の０からＴ）中に、変調された第２の記号を第２の
チャネル信号に切り換え、第２の記号タイム・スロット（すなわち、図２のＴか
ら2T）中に、第１の記号の負の変調共役信号を第２のチャネル信号に切り換え、
したがって、CH2上の信号は[S₂, -S₁ ^*]になる。

【０００５】図２で、符号OCは、アンテナ16および18から送信された２つの信号を、同一チ
ャネル干渉を起こす恐れのある他の信号から分離するCDMA拡散機能として用いら
れる、両方のマルチプライヤ12、14に加えられる１つの符号から成る。マルチプ
ライヤ12および14は、第１および第２の信号を、アンテナ16および18を通して送
信される前に掛け合わせる。図を簡単にするために、RFアップ・コンバータは示
されていない。

【０００６】遠隔局２で、受信機は、両方のアンテナ16および18からの信号を単一のアンテ
ナ上で受信し、これらの信号をダウン・コンバートし、符号OCを使用して符号を
逆拡散し、それぞれアンテナ16および18から送信された複合されたチャネルCH1
およびCH2を回復する。０とＴの間の第１の記号タイム・スロットで、複合QPSK
変調信号R₁が受信され（R₁ = k₁₁S₁ + k₁₂S₂）、Ｔと2Tの間の第２の記号タイム
・スロットで、複合QPSK変調信号R₂が受信される（R₂ = -k₂₁S₂ ^*+ k₂₂S₁ ^*、アス
タリスクは複合共役を指す）。定数k₁₂は第１のタイム・スロット中の第２のア
ンテナ18から遠隔局２までの送信経路定数であり、定数k₁₁は、第１のタイム・
スロット中の第１のアンテナ16から遠隔局２までの送信経路定数であり、定数k₂ ₁ は、第２のタイム・スロット中の第１のアンテナ16から遠隔局２までの送信経
路定数であり、定数k₂₂は、第２のタイム・スロット中の第２のアンテナ18から
遠隔局２までの送信経路定数である。受信機は、チャネルを逆回転させてソフト
記号S₁'およびS₂'を回復する。この場合、次式が成立する。 S₁' = k₁₁R₁ + k₁₂R₂およびS₂' = k₂₁R₂ ^* + k₂₂R₁ ^*

【０００７】この時間空間エンコーダ技術では、第１の記号と第２の記号が別々のアンテナ
から冗長に送信される。第１の記号は、第１の記号タイム・スロットと第２の記
号タイム・スロットの両方で送信されるように符号化され、第２の記号も、第１
の記号タイム・スロットと第２の記号タイム・スロットの両方で送信されるよう
に符号化される。この記号回復技術の効果として、インタリーブも使用する際に
、一方の記号タイム・スロット中に現われるフェージング領域またはドロップ・
アウト領域が両方の記号タイム・スロット中に現われる可能性が低くなる。が隣
接するビットが時間に相関しないよう、空間-時間符号化前に、インタリーブが
使用される。受信された記号は、両方のタイム・スロットR₁およびR₂中に、受信
された信号から回復され、フェージングの効果が低減する。

【０００８】しかし、従来技術は、それぞれの異なるダイバーシチ型アンテナから送信され
た個々のビームの独立のパワー管理によってもたらされる利点を、同一チャネル
干渉を最小限に抑えつつ基地局で比較的高いスペクトル効率を実現することには
利用していない。従来技術は、互いに独立した方向を有するビームの空間パワー
管理またはビーム幅管理によってもたらされる利点を、同一チャネル干渉を最小
限に抑えつつ基地局で比較的高いスペクトル効率を実現することには利用してい
ない。従来技術は、到来ダイバーシチの角度によってもたらされる利点を、同一
チャネル干渉を最小限に抑えつつ基地局で比較的高いスペクトル効率を実現する
ことには利用していない。

【０００９】発明の概要本発明の目的は、基地局からの送信のスペクトル効率を向上させることである
。本発明の他の目的は、同一チャネル干渉を最小限に抑えることである。他の目
的は、フェージングおよびドロップ・アウトの望ましくない効果を最小限に抑え
ることである。

【００１０】これらおよびその他の目的は、基地局および遠隔局を含むシステムで実現され
る。基地局は、空間時間エンコーダ、アンテナ・システム、送信機、基地局受信
機、およびパワー管理コントローラを含んでいる。空間-時間エンコーダは、記
号のストリームを符号化して第１および第２の空間−時間符号化信号を得る。送
信機は、それぞれの第１および第２の放射パターンが形成されるように第１およ
び第２の空間−時間符号化信号をそれぞれの第１および第２の初期送信パワーで
アンテナ・システムから送信する。基地局受信機は、遠隔局からパワー係数イン
ジケータ情報を受信し、パワー管理コントローラは、それぞれの第１および第２
の初期送信パワーならびにパワー係数インジケータ情報に基づいて、第１および
第２の調整された送信パワーを求める。

【００１１】他の態様において、無線システムの送信局は、角パワー・スペクトルを求める
回路と、空間−時間エンコーダと、送信機とを含んでいる。空間−時間エンコー
ダは第１および第２の記号を符号化して、第１および第２の空間−時間符号化信
号を得る。送信機は、第１および第２のビームが角パワー・スペクトルの角拡散
内に含まれるように、第１および第２の空間−時間符号化信号をそれぞれの第１
および第２のビームで送信する。

【００１２】本発明では、好ましい態様についての以下の説明において、各図を参照しなが
ら詳しく説明する。

【００１３】好ましい態様の詳細な説明同一チャネル干渉を最小限に押さえつつ基地局からの送信スペクトル効率を高
めるために、ダイバーシチ・アンテナのそれぞれの異なるアンテナから送信され
た個々のビームの独立のパワー管理方法が開発され、到来ダイバーシチの角度を
利用すると共に、互いに独立した方向を有するビームの空間パワー管理を利用す
るビーム空間時間エンコーダ技術が開発されている。ビーム空間時間技術は、互
いに独立した方向を有する２条以上の直交ビームを使用してパワー・ビーム幅管
理と到来ダイバーシチの角度を利用することによって既知の空間時間エンコーダ
技術とは異なる。直交ビームは、垂直偏光（２条のビームの場合）を使用し、す
べてのビームに共通するCDMAスペクトル拡散符号に加えてCDMAシステムにおける
各ビームごとの異なるパイロット符号を使用し、パイロット符号なしでCDMAシス
テムにおける各ビームごとの異なるスペクトル拡散符号を使用し、TDMAシステム
における各ビームに多重化される異なる訓練シーケンス（たとえば、パイロット
符号）を使用することにより、受信機によって別々に識別することができる。当
業者には、上記に列挙されていない他の直交ビーム技術、または個々のビームを
別々に識別し、それらが搬送する信号を回復する、遠隔局の受信機用の手段を、
上記の同等な技術の様々な組合せを使用して形成する技術があることが理解され
よう。

【００１４】様々なパワーをそれぞれの異なる直交ビームで送信するパワー管理技術は、こ
のパワー管理制御が、重ね合わせられたセクタに向けられるビームまたはダイバ
ーシチ・アンテナの全方向ビームに適用されるときでも同一チャネル干渉を最小
限に抑えることにより、システム全体にわたって基地局でのスペクトル効率を向
上させる。しかし、異なる方向を有する直交符号化されたビームを用いた場合、
互いに独立の方向を有するビームの空間パワー管理によってさらなる改良がもた
らされる。大きな角拡散を有する無線環境のダウンリンク性能が比較的不十分で
ある場合、本明細書で説明するビーム空間時間エンコーダ技術を適用することに
よって著しく改善される。

【００１５】図４で、改良された送信機100の第１の態様（ダイバーシチ・アンテナのパワ
ー管理と呼ぶ）は、既知の空間時間送信ダイバーシチ・エンコーダ10と複合マル
チプライヤ12および14とを含んでいる。改良された送信機100は、スケーリング
増幅器102および104と、ダイバース・アンテナ16および18とをさらに含んでいる
。CDMAシステムでは、マルチプライヤ12、14は、遠隔局２の受信機が各ビームを
別々に区別できるように様々なスペクトル拡散符号をそれぞれの異なるビームに
加える。

【００１６】 CDMAシステムにおける別々の識別可能な拡散符号が、本明細書で説明するマル
チプライヤ12、14に加えられて直交ビームが生成されるが、直交ビームを生成す
るあらゆる手段により、ダイバーシチ・アンテナ（すなわち、重なり合った有効
範囲）または当該の制御可能な指向性アンテナからの送信の別々のパワー管理が
可能になることが理解されよう。たとえば、マルチプライヤ12および14に同じ拡
散符号が与えられるCDMAシステムでは、他の１組のマルチプライヤ12'および14'
（図示せず）を使用してチャネル信号にパイロット符号を加えることができる。
この場合、マルチプライヤ12'および14'は、遠隔局２の受信機が各ビームを別々
に区別できるように直交パイロット符号を与えられる。他の変形例では、アンテ
ナ16および18は、直交偏向される（たとえば、垂直または他の何らかの基準に対
して+/-45°に偏向される）が、他の点では同じセクタをカバーする２条のビー
ムを生成するように配置された２つの励磁素子を有する単一のアンテナで構成さ
れる。このようなビームは互いに直交し、それぞれの信号経路上の送信は非相関
フェージングを受ける。

【００１７】スケーリング制御信号SA1およびSA2は、それぞれ別々のスケーリング増幅器10
2および104によって実現される増幅または減衰を別々に制御する。スケーリング
制御信号SA1およびSA2は、振幅をスケーリングする実信号であっても、位相をシ
フトさせる虚信号であっても、振幅をスケーリングする実成分と位相をシフトさ
せる虚成分の両方を有する複合信号であってもよい。マルチプライヤ12および14
の前、マルチプライヤ12、14の後、またはアンテナ16および18内でエンコーダ10
の出力に増幅を施してよいことが理解されよう。

【００１８】アンテナ16、18は、重ね合わせられたセクタをカバーするダイバーシチ・アン
テナ、または全方向性のダイバーシチ・アンテナである。この第１の態様は、各
ビームで送信されるパワーがSA1およびSA2によって別々に制御されるという点で
既知の空間−時間符号化システムとは異なる。

【００１９】図５で、改良された送信機100の第２の態様（角拡散パワー管理と呼ぶ）は、
既知の空間時間送信ダイバーシチ・エンコーダ10と複合マルチプライヤ12および
14とを含んでいる。改良された送信機100は、スケーリング増幅器102および104
と、制御可能な指向性アンテナ106および108とをさらに含んでいる。図２のアン
テナ16および18とは異なり、指向性アンテナ106および108は、直接経路３および
間接経路５（図１）の方へ向けられるか、あるいは角拡散AS、または角パワー・
スペクトルの、本明細書で説明するしきい値を超えた部分をカバーする他の何ら
かの方向に向けられている。CDMAシステムでは、マルチプライヤ12、14は、ダイ
バーシチ・アンテナを使用する第１の態様に関して説明したように遠隔局２の受
信機が各ビームを別々に区別できるように、様々なスペクトル拡散符号をそれぞ
れの異なるビームに加えるか、または他の手段を使用する。スケーリング制御信
号SA1およびSA2は、それぞれ別々のスケーリング増幅器102および104によって実
現される増幅または減衰を別々に制御する。スケーリング制御信号SA1およびSA2
は、振幅をスケーリングする実信号であっても、位相をシフトさせる虚信号であ
っても、振幅をスケーリングする実成分と位相をシフトさせる虚成分の両方を有
する複合信号であってもよい。マルチプライヤ12および14の前、マルチプライヤ
12、14の後、またはアンテナ16および18内でエンコーダ10の出力に増幅を施して
よいことが理解されよう。CDMAシステムにおける別々の拡散符号が、本明細書で
説明するマルチプライヤ12、14に加えられて直交ビームが生成されるが、直交ビ
ームを生成するあらゆる手段により、制御可能な指向性アンテナ（すなわち、本
明細書で説明するように選択される方向）からの送信の別々のパワー管理が可能
になることが理解されよう。

【００２０】第３の態様（指向性ダイバーシチと呼ばれ、独立に図示してはいない）では、
図５の増幅器102および104が送信機100から除去されており、したがって、差分
増幅は行われず、２つのチャネルCH1およびCH2は共に、平衡の取れた等しい増幅
を有するが、それらの信号は、制御可能な指向性アンテナ106および108を通して
指向的に送信される。

【００２１】制御可能な指向性アンテナを実施するにはいくつかの手段がある。図６で、既
知の制御可能なヘックス指向性アンテナ・システム６は、円形に配置されすべて
が平面図で示されている、コーナー・リフレクタ・アンテナ８のような６本の同
一部位コーナー・リフレクタ・アンテナを含んでいる。各コーナー・リフレクタ
・アンテナ８は、励磁素子としての単一の半波ダイポール12と、コーナー・リフ
レクタ14とを含んでいる。各コーナー・リフレクタ・アンテナ８は、平面図にお
ける60°ビーム幅を照明する。ヘックス・ダイバーシチ・アンテナ・システム６
は、820MHzの受信信号強度に基づいて基地局から遠隔局までの方位角を示す角位
置情報を与えるように示されている（Rhee, Sang-Bin、「信号強度に基づく角セ
クタにおける媒体位置（Vehicle Location In Angular Sectors Based On Signa
l Strength）」、IEEE Trans. Veh. Technol.、第VT-27巻、244〜258頁、1978年
11月）。このような同一部位コーナー・リフレクタ・アンテナは、360°の有効
範囲を３つのセクタ（120°アンテナ）、４つのセクタ（90°アンテナ）、５つ
のセクタ（72°アンテナ）、８つのセクタ（45°アンテナ）、または実現可能な
任意の好都合な数のセクタに分割することができる。

【００２２】本発明の第２および第３の態様では、制御可能な指向性アンテナ・システムが
セルラ無線送信機１（図１）に使用される。制御可能な指向性アンテナ・システ
ムは、２つ以上の区別可能で別々に制御可能なビームを生成できるシステムとし
て定義されている。このシステムは、２条以上のビームを生成するように配置さ
れた（たとえば、それぞれ垂直に対して+/-45°に偏向された２条の区別可能な
ビームを生成するが、他の点では同じセクタをカバーするように配置された）２
条のビームを生成するように配置され２つ以上の励磁素子を有する単一のアンテ
ナであってよい。このシステムは、様々なセクタをカバーするビームを生成する
多重アンテナ・システムであってもよい。たとえば、制御可能な指向性アンテナ
・システムは、図６に示すアンテナ・システムなどのヘックス・コーナー・リフ
レクタ・システムであってよいので有利である。制御可能な指向性アンテナ・シ
ステムは、遠隔局２から送信された信号に基づいて遠隔局２の角位置を判定する
受信モードで使用される。最も強い受信信号を有する２つのセクタは、直接経路
３および間接経路５（図１参照）が到着する可能性が高い方向として識別される
。この２つのセクタを照明するアンテナは、本発明の第２および第３の態様の指
向性アンテナ106および108（図４および図５）として選択される。あるいは、そ
れぞれの到着方向を以下に論じる角パワー・スペクトルの計算に基づいて判定す
ることができる。

【００２３】図７で、既知の指向可能ビーム・フェイズド・アレイ・アンテナ20は、地面ま
たはリフレクタ表面24から間隔を置いて配設された励磁素子22（たとえば、半波
ダイポール）のアレイを含んでいる。図７は８つの放射素子を示すが、使用され
る素子がさらに多くても、さらに少なくてもよい。各励磁素子22には、対応する
移相器26からの信号が与えられる。各移相器26は、位相を変更し、制御信号Ｃの
対応する個々の制御部分に従って信号Ｓの振幅を減衰（または増幅）する。たと
えば、制御信号Ｃは８つの位相偏移パラメータおよび８つの減衰パラメータを含
んでいる。各位相パラメータおよび振幅パラメータは、アンテナ20の８つの励磁
素子のうちの対応する素子から放射された位相および振幅を制御する。このよう
なアンテナの角ビーム幅は、放射中の信号の波長を開口寸法Ｄで割ることによっ
て得られる比によって制限される。しかし、アンテナの両端間に分布する励磁素
子22上の信号振幅を、重み関数と呼ばれるもので制御することによって、ビーム
を広げ、ビームの中心を平らにし、および／またはサイド・ローブを抑制するよ
うに整形することができる。アンテナの両端間の励磁素子で位相の勾配を調節す
ることによって、ビームを、制御された方向を向くように電子的に方向付けるこ
とができる。

【００２４】第２および第３の態様の変形例では、送信機１（図１）用のアンテナ・システ
ムは、多重アンテナ・システムとして構成された複数のフェイズド・アレイ・ア
ンテナ20を含んでいる。図８で例示する多重アンテナ・システムは、３本のフェ
イズド・アレイ・アンテナ20が基地局のアンテナ・システムとして形成されるよ
うに、外側の、等間隔に設定された角方向を向くように配置された３本のアンテ
ナ（フェイズド・アレイ・アンテナ20とみなされる）を含んでよい。各アンテナ
20は、120°セクタをカバーするように構成されている。基地局は、アンテナ20
を電子的に走査することによって遠隔局を見つける。各放射素子ごとの振幅重み
は好ましくは、最大値に設定され、かつアンテナが最も幅の狭いビーム（最も指
向性の高いビーム）を発するようにすべて等しい。受信ビームは、まず所望のビ
ーム・ポイントを実現するアンテナの両端間の位相勾配を表す制御信号Ｃの位相
パラメータを算出し、次いでアンテナ20を所望の方向を向くように制御すること
によって段階的に走査される。第２に、送信機１（図１）の受信機が受信信号強
度を検出する。受信ビームの方向を定め、信号強度を検出する段階は、アンテナ
20によってカバーされるセクタ全体が走査されるまでいくつかの各ビーム位置の
で繰り返される。このようにして、アンテナ20の最も幅の狭いビームによっての
み制限される精度で、遠隔局２の角位置が判定される。直接経路３および間接経
路５の位置がそれぞれの異なるセクタ（たとえば、120°セクタ）にあると判定
されると、アンテナ・システムの複数のアンテナ20から、直接経路３および間接
経路５に最も近く、かつ選択された各アンテナ20によってカバーされるセクタ内
にあるアンテナ106および108（図５）が選択され、直接経路３および間接経路５
の角位置を向くビームを形成する位相勾配が求められる。あるいは、経路３と経
路５が単一のセクタ内に位置するとき、アンテナ・システムが単一のセクタ内で
２条のビームを形成できる（以下の図10に関する議論を参照されたい）場合には
、２条の送信ビームを、経路３および経路５に沿った方向を向くように単一のセ
クタ内に形成することができる。

【００２５】図９で、アンテナ・システム30は、地面またはリフレクタ平面34から間隔を置
いて配設された４つの放射素子32を含んでいる。各放射素子または励磁素子32に
、既知のバトラー・マトリックス36からの信号が与えられる。バトラー・マトリ
ックスは、４つの励磁素子32からの放射が組み合わさり、一定の角度に向けられ
た互いに直交する４条のビームB1、B2、B3、およびB4が生成されるように、信号
S1、S2、S3、およびS4に作用する移相機能および位相組合せ機能を実現する。一
般に、バトラー・マトリックスは、フーリエ処理機能を実行して、Ｍ個の放射素
子に信号を供給し、Ｍ条の一定の直交ビーム（「角ビン」）を形成する。たとえ
ば、アンテナ・システム30では、信号S1は第１のビームB1でのみ送信され、信号
S2は第２のビームB2でのみ送信され、信号S3は第３のビームB3でのみ送信され、
信号S4は第４のビームB4でのみ送信される。所望の信号（たとえば、図５の信号
CH1およびCH2）を信号S1、S2、S3、およびS4用のいずれかの回線に向け、そこか
らそれぞれのビームB1、B2、B3、およびB4に向けるために切換えマトリックスを
用いることができる。

【００２６】第２および第３の態様の変形例では、送信機１（図１）用のアンテナ・システ
ムは、多重アンテナ・システムとして構成された複数の「バトラー・マトリック
ス」アンテナ30を含んでいる。図８で例示する多重アンテナ・システムは、バト
ラー・マトリックス」アンテナ30が基地局のアンテナ・システムとして形成され
るように、外側の、等間隔に設定された角方向を向くように配置された３本のア
ンテナ（ここでは、「バトラー・マトリックス」アンテナ30とみなされる）を含
んでいる。各アンテナ30は、たとえば４条のビームで120°セクタをカバーする
ように構成されている。基地局は、３本のアンテナ30の各々の４条のビーム（そ
れぞれ30°）を電子的に切り換え、受信された信号強度を検出することによって
遠隔局を見つける。このようにして、アンテナ30の１ビーム幅の精度で、遠隔局
２の角位置が判定される。直接経路３および間接経路５の位置が判定されると、
直接経路３と間接経路５がそれぞれの異なるセクタに位置する場合に、送信機１
（図１）用のアンテナ・システムを構成する２つの「バトラー・マトリックス」
アンテナ30からアンテナ106および108（図５）が選択される。２つの特定の「バ
トラー・マトリックス」アンテナ30が選択され、直接経路３および間接経路５に
最も近いセクタをカバーし、そこから、選択された各アンテナ30のうちで、経路
の最も近くに整列する特定のビームが選択される。あるいは、アンテナ106およ
び108は、同じ「バトラー・マトリックス」アンテナ30の異なるビームとして選
択してもよい。各アンテナ30によってカバーされるセクタ内では、直接経路３お
よび間接経路５の各々の角位置に向けられるビームが、スイッチ・マトリックス
（図示せず）によって選択される。

【００２７】図10で、アンテナ40は、互いに独立に指向可能で整形可能な２条のビームを生
成するフェイズド・アレイ・アンテナ20の修正バージョンである。アンテナ40は
、地面またはリフレクタ平面44から間隔を置いて配設された励磁素子42（たとえ
ば、半波ダイポール）のアレイを含んでいる。図10は、８つの放射素子を示して
いるが、使用する素子はこれより多くても少なくてもよい。しかし、アンテナ20
とは異なり、アンテナ40内の各励磁素子には、対応する加算器48からの信号が与
えられる。各加算器48は、対応する２つの移相器46-1および46-2からの信号を重
ね合わせる（たとえば、足す）。すべての移相器46-1は移相器の第１のバンクを
形成し、すべての移相器46-2は移相器の第２のバンクを形成する。第１のバンク
の各移相器46-1は、制御信号C1の対応する個々の制御部分に従って信号S1の位相
を変更し、信号S1の振幅を減衰（または増幅）する。たとえば、制御信号C1は、
対応する移相器46-1から出力される位相および振幅を個々に制御する８つの位相
偏移パラメータおよび８つの減衰パラメータを含んでいる。これに対応して、第
２のバンクの各移相器46-2は、制御信号C2の対応する個々の制御部分に従って信
号S2の位相を変更し、信号S2の振幅を減衰（または増幅）する。たとえば、制御
信号C2は、対応する移相器46-2から出力される位相および振幅を個々に制御する
８つの位相偏移パラメータおよび８つの減衰パラメータを含んでいる。加算器48
は、それぞれの移相器46-1および46-2の出力を組み合わせ、組み合わされた信号
を放射素子42に与える。このようにして、制御信号C1は、信号S1を放射する第１
のビームを制御し、制御信号C2は同時に、信号S2を放射する第２のビームを制御
する。

【００２８】第２および第３の態様の変形例では、送信機１（図１）用のアンテナ・システ
ムは、多重アンテナ・システムとして構成された複数のフェイズド・アレイ・ア
ンテナ40を含んでいる。図８で例示する多重アンテナ・システムは、３本のフェ
イズド・アレイ・アンテナ40が基地局のアンテナ・システムとして形成されるよ
うに、外側の、等間隔に設定された角方向を向くように配置された３本のアンテ
ナ（ここでは、フェイズド・アレイ・アンテナ40とみなされる）を含んでいる。
各アンテナ40は、互いに独立に整形可能で指向可能である２条のビームで120°
セクタをカバーするように構成されている。基地局は、上記でアンテナ20（図７
）に関して論じたようにアンテナ40のビームを電子的に走査することによって遠
隔局を見つける。直接経路３および間接経路５の位置が判定されると、アンテナ
・システムの複数のアンテナ40から、直接経路３および間接経路５に最も近く、
かつ選択された各アンテナ40によってカバーされるセクタ内にあるアンテナ106
および108（図５）が選択され、直接経路３および間接経路５の角位置に向けら
れるビームを形成する位相勾配が求められる。

【００２９】あるいは、アンテナ106および108は、同じ２重ビーム・アンテナ40の異なるビ
ームとして選択してもよい。図11で、アンテナ106および108（図５）は、２重ビ
ーム・アンテナ40の別々のビーム（すなわち、ビーム１および２）で実施され、
制御信号C1およびC2（図10）の振幅係数をスケーリングすることによってスケー
リング機能を実現できるので、（図５の）スケーリング増幅器102および104は必
要とされない。

【００３０】第４の態様では、基地局はスペクトル拡散CDMA送信機ではなく時分割多重アク
セス（TDMA）送信機を使用する。図12において、訓練シーケンスTS1は、QPSK変
調器101で変調され、そこからマルチプレクサ105の第１の入力に送られ、訓練シ
ーケンスTS2は、QPSK変調器103で変調され、そこからマルチプレクサ107の第１
の入力に送られる。訓練シーケンスTS1と訓練シーケンスTS2は互いに直交し、CD
MAシステムでパイロット符号が各ビームを区別するのとまったく同じように遠隔
局２が各ビームを区別するための手段を提供する。TDMAシステムでは、（図４、
５および11の）マルチプライヤ12および14が省略され、チャネル信号CH1およびC
H2がそれぞれ、マルチプレクサ105および107の第２の入力に送られる。第４の態
様では、増幅器102および104が、それぞれのマルチプレクサ105および107の出力
を独立に増幅または減衰する。増幅器102および104の出力は、（アップ・コンバ
ータ（図示せず）を通して）アンテナ・システムに送られる。アンテナ・システ
ムは、第１の態様と同様にダイバーシチ・アンテナ16、18（図４）の重なり合っ
た有効範囲を提供することも、第２および第３の態様と同様に指向性アンテナ10
6、108（図５および図11）の制御可能な指向性有効範囲を提供することもできる
。さらに、制御可能な指向性有効範囲の場合、変形例として、パワー管理と増幅
器102、104を省略し、指向性アンテナ106、108からのビームを指向することによ
って角（ビーム）ダイバーシチに依存することができる。時分割システム内のデ
ータ・スロットには、たとえば、GSMシステムと同様に、58個のデータ・ビット
と、その後に続く26ビットの訓練シーケンスと、その後に続く58個のデータ・ビ
ットを含めることができる。訓練シーケンスは、遠隔局が各ビームを別々に区別
できるように、信号源S_IN源よび遠隔局２への個々のビームを識別する。このよ
うにして、遠隔局２は、CDMAシステムと同様に直交拡散符号OCを使用するのでは
なく、訓練シーケンスを使用して２条のビームを別々に受信することができる。

【００３１】２条のビームについて論じたが、これよりも多くのビームを有するより上位の
符号化技術に拡張することは簡単である。たとえば、符号化後のチャネル信号か
ら最初の記号を回復できるように４つの記号（S1, S2, S3, S4）を４つの記号タ
イム・スロットで４つのチャネル信号（CH1, CH2, CH3, CH4）に符号化すること
ができる。次いで、４つのチャネル信号は基地局から、各々がチャネル信号CH1
、CH2、CH3、およびCH4に対応する４条のビームで送信される。本明細書ではQPS
K変調技術について論じたが、他のPSK変調技術への拡張は容易であり、他の変調
技術（たとえば、QAM）への拡張も同様になされうる。

【００３２】図13で、送信パワーを管理する閉ループ制御システムが過程S10に示されてい
る。段階S102で、基地局は、各アンテナから送信すべきパワー・レベルを選択す
る。たとえば、２アンテナ・システムでは、基地局は、従来のパワー制御ループ
（たとえば、CDMAシステムに典型的な制御ループ）によって定義される総パワー
（すなわち、P1 + P2）と、遠隔局２で測定されるパワー制御係数によって定義
される相対パワー（すなわち、P1/P2）とに基づいてパワーP1およびP2を選択す
る。段階S104で、選択されたパワー・レベルを表す値が信号チャネルで遠隔局に
送信される。段階S106で、各アンテナ放射パターンから遠隔局で受信されたパワ
ー・レベルが測定され、対応するパワー制御係数が求められる。各アンテナ放射
パターンごとのパワー制御係数は、遠隔局２での受信パワーを、信号チャネルで
遠隔局に送信されたパワー・レベル値で示される送信パワーで割った値に比例す
る値として、遠隔局２で求められる。段階106で、パワー制御係数が、信号チャ
ネルで遠隔局から基地局に送信される。段階S108で、段階S106で得られたパワー
制御係数が各アンテナごとに比較される。段階S110で、段階S108の比較に従って
、送信信号パワーをどのように調整するかが決定される。調整は、好ましい送信
品質を有するチャネルで送信される送信パワーを増大させ、不十分な送信品質を
有するチャネルの送信パワーを低減させるように行われる。次いで、段階S102で
サイクルの開始時に、基地局が、調整された送信パワーを選択し、閉ループ・ビ
ーム・パワー管理の次のサイクル中にアンテナから送信すべきパワーの基礎を形
成する。ループ・サイクル遅延は、第３世代TDMAシステムと同様に１タイム・ス
ロットでありうる。

【００３３】あるいは、遠隔局が、段階S106で得られた各アンテナごとのパワー制御係数を
（段階S108で）比較し、次いで、アップ・リンク信号チャネルで遠隔局から基地
局に送信すべきパワー係数インジケータ情報を算出してもよい。たとえば、パワ
ー制御係数の比（たとえば、２アンテナの場合のP1/P2）をパワー係数インジケ
ータ情報として算出し、アップ・リンク方向に送信することができるので有利で
ある。または、パワー係数インジケータ情報は比の量子化値（たとえば、P1 > P
2であるか否かを示す単一ビット）であってもよい。

【００３４】あるいは、段階S104で、選択された送信パワーが閉ループ制御システムのサイ
クル時間にわたって保存される。たとえば、２アンテナ・システムでは、基地局
が、従来のパワー制御ループ（たとえば、CDMAシステムに典型的な制御ループ）
によって定義される総パワー（すなわち、P1 + P2）と、遠隔局２で測定される
パワー制御係数によって定義される相対パワー（すなわち、P1/P2）とに基づい
てパワーP1およびP2を選択する。段階S106で、各アンテナ放射パターンから遠隔
局で受信されたパワー・レベルが、遠隔局２で測定され、アップ・リンク信号チ
ャネルで遠隔局２から基地局１にパワー制御係数として送信される。パワー制御
係数は、段階S104で保存されたそれぞれの送信パワーに対して正規化される。段
階S108で、段階S106で得られた正規化されたパワー制御係数が、基地局で各アン
テナごとに比較される。段階S110で、段階S108の比較に従って、送信信号パワー
をどのように調整するかが決定される。次いで、段階S102でサイクルの開始時に
、基地局が、調整された送信パワーを選択し、閉ループ・ビーム・パワー管理の
次のサイクル中にアンテナから送信すべきパワーの基礎を形成する。

【００３５】図14で、閉ループ・ビーム・パワー管理制御機構を有するセルラ無線システム
は、基地局210および遠隔局230を含んでいる。基地局210は、記号のストリーム
を符号化して第１および第２の空間−時間符号化信号を得る空間−時間エンコー
ダ212と、アンテナ・システム216と、第１および第２の空間−時間符号化信号を
それぞれの第１および第２の放射パターンを形成するようにそれぞれの第１およ
び第２の初期送信パワーでアンテナ・システムから送信する送信機214と、遠隔
局からパワー係数インジケータ情報を受信する基地局受信機220と、それぞれの
第１および第２の初期送信パワーおよびパワー係数インジケータ情報に基づいて
、第１および第２の調整された送信パワーを求めるパワー管理コントローラ222
とを含んでいる。

【００３６】アンテナ・システム216は、各アンテナが、ほぼ全方向の放射パターンまたは
あるセクタに向けられた放射パターンを生成するアンテナである、複数のアンテ
ナを含んでよい。全方向アンテナは間隔を置いて配設されているので有利である
。アンテナ・システム216は、第１および第２の放射パターンを、遠隔局で別々
に受信できる直交放射パターンとして形成することができる。あるいは、送信機
214は、アンテナ・システムから送信された信号が互いに直交し、かつ遠隔局で
別々に受信できるように第１および第２の空間−時間符号化信号を処理する回路
を含む。

【００３７】アンテナ・システム216は、複数のビームを生成することができ（すなわち、
多重ビーム・アンテナ）、基地局は、多重ビーム・アンテナを複数のビームを形
成するように制御するアンテナ制御機構218を含んでいる。一態様では、多重ビ
ーム・アンテナは多重ポート・バトラー・マトリックス・アンテナであってよく
、この場合、送信機214は、第１および第２の空間−時間符号化信号を、第１お
よび第２の調整された送信パワーに基づいて、それぞれの第１および第２のスケ
ーリングされた空間−時間符号化信号を形成するようにスケーリングする増幅器
を含み、アンテナ制御機構218は、第１および第２のスケーリングされた空間−
時間符号化信号をバトラー・マトリックス・アンテナのそれぞれの第１および第
２の入力ポートに結合してそれぞれの第１および第２のビームを形成するスイッ
チを含む。

【００３８】あるいは、多重ビーム・アンテナがフェイズド・アレイ・アンテナ・システム
を含み、アンテナ制御機構218が、第１および第２の重み関数を形成するビーム
指向コントローラを含む。ビーム指向コントローラは、第１および第２の重み関
数をフェイズド・アレイ・アンテナ・システムに入力し、スケーリング増幅器な
しで、それぞれの第１および第２の調整された送信パワーに基づいてそれぞれの
第１および第２のビームのアンテナ利得を送信機214内でスケーリングする論理
回路を含んでいる。フェイズド・アレイ・アンテナ・システムは、複数ビーム・
フェイズド・アレイ・アンテナ（たとえば、図10の40）または複数のフェイズド
・アレイ・アンテナ（たとえば、図７の20）を含んでよい。

【００３９】態様によっては、パワー係数インジケータ情報に第１および第２のパワー制御
係数が含まれ、基地局受信機220がアップ・リンク信号情報を受信し、アップ・
リンク信号情報中の第１および第２のパワー制御係数の値を検出する場合もある
。

【００４０】パワー管理コントローラ222は、示される第１経路減衰特性（または第１のパ
ワー制御係数）が、示される第２経路減衰特性（または第２のパワー制御係数）
よりも小さいときに、第１の調整された送信パワーが第２の調整された送信パワ
ーよりも大きいかどうかを判定する回路（たとえば、論理回路やプロセッサ）を
含んでいる。

【００４１】遠隔局230は、遠隔局受信機234、検出器236、パワー測定回路238、およびプロ
セッサ240を含んでいる。受信機234、検出器236、パワー測定回路238、およびプ
ロセッサ240は、遠隔局230が、第１の放射パターンから受信され回路238で測定
されたパワーと、検出器236で信号情報において検出された初期送信パワーとに
基づいて、示された経路減衰特性を判定することを可能にする回路を構成してい
る。この回路を用いた場合、遠隔局230は、アンテナ・システムの２つの放射パ
ターンが別々に受信可能であるので、アンテナ・システム216の第１の放射パタ
ーンの示される第１経路減衰特性と、アンテナ・システム216の第２の放射パタ
ーンの示される第２経路減衰特性とを判定することができる。受信機234はダウ
ン・リンク信号情報を受信し、検出器236はダウン・リンク信号情報中の初期送
信パワーの値を検出し、パワー測定回路238は放射パターンから受信されたパワ
ーを測定し、プロセッサ240は、受信されたパワーを初期送信パワーの値で割っ
た値に比例する値としてパワー制御係数を求める。パワー管理回路218は、瞬間
受信パワーを測定し、他の態様では、瞬間受信パワーと平均受信パワーの両方を
測定し、その組合せを形成する。遠隔局230は、パワー係数インジケータ情報の
値または示される第１および第２経路減衰特性の値を基地局に送信する送信機24
2をさらに含んでいる。

【００４２】変形例では、プロセッサ240は、パワー係数インジケータ情報を、示される第
１経路減衰特性を示される第２経路減衰特性で割ることによって得られる比とし
て形成する。他の変形例では、プロセッサ240は、示される第１経路減衰特性が
、示される第２経路減衰特性よりも小さいときに、第１の値を有するパワー係数
インジケータ情報を形成し、示される第１経路減衰特性が、示される第２経路減
衰特性よりも大きいときに、第２の値を有するパワー係数インジケータ情報を形
成する。

【００４３】例示的な態様では、基地局は、第１の信号を第１の所定の信号パワーP1で第１
のアンテナから送信し、遠隔局２の受信機は、第１のパワー制御係数PCC1を、遠
隔局の第１のアンテナから受信されるパワーとして求める。基地局は、第２の信
号を第２の所定の信号パワーP2で第２のアンテナから送信し、遠隔局２の受信機
は、第２のパワー制御係数PCC2を、遠隔局の第２のアンテナから受信されるパワ
ーとして求める。

【００４４】第１の信号と第２の信号は共に、通常の動作においてそれぞれの所定のパワー
・レベルでそれぞれの第１および第２のアンテナから同時に送信される。送信パ
ワーは、マルチプライヤ12および14で様々な直交符号OCを使用する（図４、図５
、および図11）か、またはTDMA基地局で使用される直交訓練シーケンスを使用す
る（図12）ことによって、遠隔局２で区別することができる。遠隔局２の受信機
は、各アンテナから受信された信号パワーを求め、受信された信号パワーを表す
値を、アップ・リンク信号データの一部において、別々のパワー制御係数PCC1お
よびPCC2または相対パワー制御係数PCC1/PCC2として基地局に送信する。

【００４５】好ましい態様では、基地局はまず、各信号を通常の動作において、互いに等し
くなくてよい選択されたパワーで複数のアンテナから送信する（S102）。ある変
形例では、基地局は、複数のアンテナの各々からダウン・リンク信号チャネルで
送信されるパワー・レベルとして選択されたレベルを送信する。遠隔局は、（１
）基地局の選択されたパワー・レベルを受信し（S104）、（２）アンテナから受
信された信号パワーを求め（S106）、（３）基地局から各アンテナを経て送信さ
れたパワーを遠隔局で受信されたパワーと比較し、ダウン・リンク経路中の相対
減衰量を受信パワーと対応する送信パワーの比として求める（S108）。遠隔局は
、各アンテナごとに求められたこの比を、アップ・リンク信号データにおいてパ
ワー制御係数として基地局に送り返す。次いで、基地局は、他のすべてのダウン
・リンク送信に関して求められた相対減衰量に従って基地局から各アンテナを経
て送信することが可能なパワーを調整する（S110）。

【００４６】他の変形例では、（１）遠隔局は、パワー制御係数を、アンテナから受信され
る信号パワーとして測定し（S106）、（２）パワー制御係数をアップ・リンク信
号データにおいて基地局に送り返す。次いで、基地局は、（１）遠隔局２からの
パワー制御係数の受信時の閉ループ時間遅延を調整し（S104）、（２）基地局か
ら各アンテナを経て送信されたパワーを遠隔局で受信されたパワーと比較し、ダ
ウン・リンク経路中の相対減衰量を求め（S108）、（３）他のすべてのダウン・
リンク送信に関して求められた相対減衰量に従って基地局から各アンテナを経て
送信することが可能なパワーを調整する（S110）。

【００４７】いずれの変形例でも、アンテナから送信することが可能なパワーは、より少な
い経路減衰量を有すると判定された経路に関連するアンテナの方が大きい。たと
えば、示される経路減衰特性を、遠隔局２で受信されたパワーと基地局１から送
信されたパワーとの比として判定すると有利である。このように、遠隔局２によ
ってうまく受信されない経路ではほとんどまたはまったくパワーが送信されず、
一方、遠隔局によってうまく受信される経路ではより大きなパワーが送信される
。多くの多重経路環境では、減衰量が多すぎる経路で送信されるパワーを増やし
ても、遠隔局２での受信はほとんど向上せず、このようなパワーの増大は、他の
遠隔局で生じる同一チャネル干渉に寄与する。セルラ無線システム全体を改善す
る場合、最も減衰量の少ない経路に最大の送信ビーム・パワーが与えられる。基
地局は、制御スケーリング信号SA1およびSA2（図４および図５）を使用するか、
あるいは（図６の）制御信号Ｃまたは（図９）の信号C1およびC2における振幅パ
ラメータを調整することによって各ビームごとにアンテナ利得全体を制御するこ
とにより、各アンテナから送信されるパワーを調整する。

【００４８】この閉ループ・パワー制御方法の態様では、遠隔局は、最も減衰量の少ない経
路に関連するアンテナ（またはビーム）はどれかを判定する。遠隔局は、どのア
ンテナ（またはビーム)が好ましい（最も減衰量が少ない）かの表示をアップ・
リンク信号経路で基地局に送り返す。このアップ・リンク信号経路で送信される
ビット数を節約するために、遠隔局は好ましくは、好ましいアンテナを判定し、
単一のビットによってこれを示す（すなわち、「０」はアンテナ16が好ましいこ
とを意味し、「１」はアンテナ18が好ましいことを意味する。図４参照）。基地
局は、この単一ビット・インジケータを受信し、これを適用して所定の相対パワ
ー・バランスを求める。たとえば、アンテナ16（たとえば、これが好ましいアン
テナであるとき）に全パワーの80%を加え、アンテナ18に全パワーの20%を加える
と、アンテナ16に全パワーの100%を加え、アンテナ18にはまったくパワーを加え
ない場合よりも優れた性能が常に得られる。したがって、基地局は、単一ビット
・パワー・インジケータを受信し、アンテナ16および18の相対パワーP1/P2とし
て、「１」インジケータ・ビットの場合は80%/20%を選択し、「０」インジケー
タ・ビットの場合は20%/80%を選択する。

【００４９】徐々に変動する無線環境では、各係数（または任意の関連するチャネル情報）
を解析してセグメントを得、より多くのアップ・リンク・タイム・スロットを使
用して、（係数全体よりもビット数が少ない）各セグメントをアップ・リンク信
号データにおいて基地局に送信することができる。セグメント（おそらく複数の
TDMAタイム・スロット）内で、好ましくは最上位ビットが最初に転送され、これ
らの粗な値は、連続するビットを使用してより厳密な値になるように徐々に更新
される。逆に、急速に変化する無線環境では、特殊な予約された信号記号により
、係数のアップ・リンク送信に１つまたは複数の代替圧縮フォーマットが使用さ
れることを示すことができる。この場合、すべての係数の平均指数がアップ・リ
ンクで送信され（または信号記号に従って仮定され）、次いで各係数の最上位ビ
ットのみが送信される（すなわち、下位ビットを打ち切る）。極端な場合には、
ダウン・リンク・チャネルが良好であるときにパワー制御係数が１である（たと
えば、全パワー送信の80%）ことを示し、関連するチャネルが適切なチャネルで
ないときにパワー制御係数が０である（たとえば、前記パワー送信の20%のみ）
ことを示す１つのビットのみがアップ・リンク方向に送信される。

【００５０】ビーム・パワー管理に対するこの閉ループ制御は自己適応的な制御である。パ
ワー制御係数が基地局にアップ・リンクされ、それによってビーム・パワーが過
度に補償される場合、この閉ループ制御システムは、次の閉ループ制御サイクル
中にこれを補正する。当業者には、急速に変化する無線環境に適応するために、
アップ・リンク信号において他のデータ補償技術を使用できることが理解されよ
う。同様に、当業者には、基地局ではなく遠隔局により、特定のビームにおける
パワーを増減させる、基地局へのコマンドを算出できることが理解されよう。

【００５１】急速に変化する無線環境に適した他の変形例では、第１および第２のビームを
較正モードにおいてそれぞれの所定のパワー・レベルで順次送信することができ
る。このような変形例では、遠隔局が、直交符号OCや直交パイロット信号も使用
しなくても、受信信号強度（たとえば、パワー制御係数）がどのビームから受信
された強度であるかを判定できるように、一度に１条のビームしか送信されない
。チャネルの減衰量が求められた後、ビーム空間時間符号化技術を使用して信号
S_INが送信される。

【００５２】閉ループ・パワー管理を制御するうえでフェイズ・アレイ・アンテナにおける
増幅器102および104またはビーム利得に依存する態様の他に、パワー管理を省略
して角ダイバーシチ管理および／またはビーム幅管理に依存する態様がある。さ
らに他の態様は、パワー管理に依存すると共に、角ダイバーシチ管理またはビー
ム幅管理あるいはその両方にも依存する。

【００５３】ビーム空間時間符号化技術の性能は、少なくとも１つには、無線環境を特徴付
ける角拡散ASと、基地局がビームを角拡散に整合させるためにどのように適応さ
せるかとに依存する。ダウン・リンク性能は一般に、ダウン・リンク・ビームが
、遠隔局からの信号の角パワー・スペクトルで鋭いピークが生じる到来角度に向
けられたときに向上する。この鋭いピークは、示される経路（たとえば、経路３
および経路５の可能性の高い方向）に沿った良好な送信を示す。しかし、鋭いピ
ークは常に見つかるとは限らない。角パワー・スペクトルが拡散し、鋭いピーク
が見つからないときは、角拡散ASが推定され、ダウン・リンク送信に使用される
複数のビームが、角拡散をほぼカバーするように割り当てられる。このようにし
て、ダウン・リンク送信は、角拡散によって決定される総チャネルに空間的に整
合する。

【００５４】角パワー・スペクトルを測定する回路は、受信機220（図14）と、後述のよう
に角パワー・スペクトルおよびそのピークを判定するのに必要な信号・データ処
理回路とを含んでいる。角パワー・スペクトルのピークが検出されると、そのピ
ークによって角位置が定義される。次いで、ビーム方向を、検出された角位置に
向けるために、アンテナ・コントローラ218は、アンテナ・システム216（図14）
に入力すべきアレイ指向ベクトルを算出する。角パワー・スペクトルで過度の数
のピークが検出されると、パワー管理コントローラ222（図14）は、ビームを形
成するのに用いるべき角方向を選択する。パワー管理コントローラ222は、特定
の角度の到来経路（すなわち、ピーク）に向かうビーム方向を選択しても、検出
された角拡散をカバーするようにビーム方向、場合によってビーム幅を選択して
もよい。選択された方向はアンテナ・コントローラ218に与えられ、アンテナ・
システムへのビーム・コマンドが形成される。

【００５５】周波数分割二重化を使用するシステムでは、アップ・リンク送信とダウン・リ
ンク送信が異なる周波数で行われる。アップ・リンク・パワー・スペクトルで測
定されたピークが、ダウン・リンク方向で良好な送信性能を有する角度に対応す
る角度で生じるという保証はない。しかし、角ダイバーシチ管理またはビーム幅
管理あるいはその両方を使用することによって、良好なダウン・リンク送信が生
成される可能性が高くなる。

【００５６】角ダイバーシチ管理とビーム幅管理のどちらでも、角パワー・スペクトルをあ
る形態または他の形態で測定する必要がある。遠隔局が通常の動作（たとえば、
発信動作）でアップ・リンク信号を同報通信し、基地局のアンテナ・システムが
この信号を受信し、基地局が角パワー・スペクトル（すなわち、平面図における
方位角の関数としての受信パワー）を求める。図18は、遠隔局２から受信された
信号パワーの角位置を示すグラフである。図18には、たとえば、基地局１用のア
ンテナ・システムにおいて30°間隔に向けられた12条の固定位置アンテナ・ビー
ムに基づく、12個の角位置のそれぞれでの離散パワー測定値が示されている。例
示する12ビーム・アンテナ・システムは、12ビーム・アンテナ・システムを形成
するように三角形状に配置されたバトラー・マトリックス・アンテナを含んでよ
く、この場合、各バトラー・マトリックス・アンテナは４条のビームを形成する
。この例では12ビーム・アンテナ・システムが考えられているが、アンテナ・シ
ステムにおける任意の数のビームを本発明に適用できる（たとえば、24条のビー
ムなど）ことが理解されよう。

【００５７】あるいは、アンテナ・システムは、12条のビームを形成できるアンテナ・シス
テムを形成するように三角形状に配置された３本のフェイズド・アレイ・アンテ
ナを含んでよく、この場合、各フェイズド・アレイ・アンテナは、４つのビーム
位置を走査できるようにビーム幅が30°である指向可能なビームを形成する。12
ビーム・アンテナ・システムは、30°のビーム幅を有し、360°セクタの周りに3
0°ずつ増分するように角度に従って配設された任意の種類の12本のアンテナを
含んでもよい。この例では12ビーム・アンテナ・システムが考えられているが、
アンテナ・システムにおける任意の数のビームを本発明に適用できる（たとえば
、24条のビームなど）ことが理解されよう。

【００５８】フェイズド・アレイ・アンテナに基づくアンテナ・システムは、角パワー・ス
ペクトルを生成するのに望ましい数の角位置を向くようにアンテナ・ビームを動
かすことによって、比較的補間された角パワー・スペクトル（たとえば、図18の
G1）を生成する機会を与える。パワー管理コントローラ222（図14）は、スイッ
チS20AおよびS20Bで循環的にθを得て、段階S21で角パワーを求めることによっ
て、過程S20（図15）で角パワー・スペクトルを生成する。角度θが与えられる
と、パワー管理コントローラは、アンテナ・コントローラ218（図14）にアレイ
指向ベクトルを算出させ、アンテナの向きを定めさせる（図16の段階S211）。次
いで、フェイズド・アレイ・アンテナは、遠隔局２から受信機220（図14）で受
信された信号を各放射素子で受け取り、図16の段階S212で信号ベクトルを形成す
る。各放射素子は好ましくは、隣接する素子から波長の２分の１だけ間隔を置い
て配置されている。たとえば、フェイズド・アレイ・アンテナが12個の放射素子
を含む場合（図７のアンテナ20には８個の放射素子しか示されていない）、12個
の放射素子のそれぞれで受け取られた信号がサンプリングされ、測定信号ベクト
ルが形成される。サンプリングされる信号は好ましくは、増幅情報と位相情報を
有する複合値である。12個の放射素子からの信号は、列ベクトルとしての12素子受信信号ベクトルに形成される。次に、受信信号ベクトルの複合共役転置が行ベクトルとして形成され、段階S213（図16）で受信信号の空間分散行列が算出される。受信信号ベクトルの長さが素子12個分であるとき、受信信号の空間分散行列は12x12行列になる。

【００５９】アレイ指向ベクトルは、フェイズド・アレイ・アンテナの各放射素子ごとに１つのベクトル要素を有
する列ベクトルである。たとえば、フェイズド・アレイ・アンテナが12個の放射
素子（たとえば、２分の１ダイポール）を含む場合、アレイ指向ベクトルは12個のベクトル要素を含む。アレイ指向ベクトルは図７の定数Ｃであり、フェイズド・アレイ・アンテナのビームを方位角θの方
へ向けるのに用いられる。各ベクトル要素は次式によって与えられる。上式で、ｋは、2πを波長で割った値であり、ｍはフェイズド・アレイ・アンテ
ナの放射素子に関連する数を定義する０からＭまで（たとえば、12素子アンテナ
の場合は０から11まで）の指数であり、ｄは、フェイズド・アレイ・アンテナの
各放射素子間の離隔距離であり（好ましくは波長の２分の１）、θは、形成され
るアンテナ・ビームの方位角である。

【００６０】全ベクトルの組合せが受信ビーム中の受信信号の到来角θを形成するように、
アレイ指向ベクトルの各ベクトル要素は、図７に示す定数Ｃの対応するベクトル要素になっている。
この場合、θは、フェイズド・アレイ・アンテナの好都合な基準方向に対する角
度である。アレイ指向ベクトルの複合共役転置は行ベクトルである。

【００６１】積はこの場合も、フェイズド・アレイ・アンテナの各放射素子ごとに１つのベクト
ル要素を有する列ベクトルである。積は、到来角θでの角パワー・スペクトルP(θ)の値を与えるために段階S214（図1
6）で求められる単一の点、すなわちスカラーである。したがって、角パワー・
スペクトルP(θ)は、図18にG1で示されており、次式のように算出される。上式で、はアレイ指向性ベクトルであり、は受信信号ベクトルであり、は受信信号の空間分散行列である。Ｈは複合共役転置を示す。

【００６２】アレイ指向ベクトルを算出する上述の数式では、波長の２分の１の間隔を置い
て配置された放射素子が直線状に配置されると仮定されている。しかし、当業者
には、湾曲した経路に沿って配置された放射素子の場合にアレイ指向ベクトルを
どのように算出すべきかが理解されよう。図８に示すアンテナ・システムでは、
３つのわずかに「傾斜した」アンテナ・アレイを使用できるので有利である。そ
ればかりでなく、アンテナ・アレイは、円を形成するようにかなり「傾斜」させ
てもよい（たとえば、図６）。放射素子のこのようなかなり湾曲したアレイに関
するアレイ指向ベクトルの計算では、アレイ指向ベクトルにおける振幅制御およ
び位相制御を使用すると有利であることが、当業者には理解されよう。

【００６３】性能を改善するために、反復測定値を平均することによって角パワー・スペク
トルが求められる。図17において、スペクトルS211で、アレイ指向ベクトルが準
備され、アンテナ・ビームの向きが定められる。段階S215Aおよび段階S215Bを循
環的に実行することによって複数回の測定が行われる。このループ内では、段階
S216で受信信号ベクトルが繰り返し測定され、段階S217で分散行列Ｒが繰り返し求められ保存される。次
いで、段階S218で平均分散行列が求められ、段階S214で角パワー・スペクトルP(
θ)が求められる。この平均計算は、所定の各方向θごとにある時間間隔にわた
って数回繰り返される。このようにして、高速フェージング現象が平均される。
この期間は、移動遠隔局２が平均周期中に位置するビームを変化させるほど移動
遠隔局２が位置を変えないほど短い期間でなければならない。この期間は、好ま
しくは高速フェージング効果を平均するチャネル・コヒーレンス時間よりも長い
。チャネル・コヒーレンス時間が厳密にかつ普遍的に定義されることはないが、
ドップラー拡散の逆数に比例しかつ該逆数にほぼ等しい時間とみなしてよい。

【００６４】ドップラー拡散はより厳密に定義される。基地局と移動遠隔局との間の相対速
度によって、受信周波数は送信周波数に対する物理的にずれる。ドップラー拡散
は周波数シフトの２倍である。たとえば、ドップラー周波数シフトは、相対速度
と波長の比である（同様な単位では、メートル／秒をメートルで割った値、フィ
ート／秒をフィートで割った値など）。移動遠隔局が13.9メートル／秒（約50km
/h）で移動しており、波長が約0.15メートルである場合（たとえば、毎秒300,00
0,000メートルに等しい光速を有する2,000MHz信号）、ドップラー周波数シフト
は92.7Hzであり、ドップラー拡散は185Hzであり、チャネル・コヒーレンス時間
は約5.4ミリ秒である。相対速度が毎秒40メートル（約144km/h）のとき、チャネ
ル・コヒーレンス時間は約1.9ミリ秒であり、相対速度が毎秒１メートル（約3.6
km/h）のとき、チャネル・コヒーレンス時間は約75ミリ秒であることを容易に検
証することができる。

【００６５】平均時間間隔は好ましくは、ドップラー拡散の逆数よりも大きく、かつ予期さ
れる角速度で移動している移動局が基地局アンテナ・システムのビーム幅の２分
の１だけ移動する時間よりも短くなるように設定される。基地局は、遠隔局の有
効範囲を知っているか、または信号強度から有効範囲を推論することができる。
基地局は、所定の速度までの速度で移動できる移動局と通信するように構成され
ている。移動局が基地局の周りで半径方向に移動している場合、この速度を有効
範囲で割った値を角速度とみなすことができる。平均間隔を、ビーム幅の２分の
１を角速度で割った値に設定すると、移動遠隔局２が平均周期中に位置するビー
ムを変化させるほど移動遠隔局２が位置を変えない時間を推定することができる
。

【００６６】パワーP(θ)が平均される期間は通常、チャネル・コヒーレンス時間よりもず
っと長い。たとえば、多重経路反射の発生率が高い環境（たとえば、都市環境）
で動作する広帯域CDMAシステムでは、平均周期はタイム・スロット10個分であっ
てよい。多重経路反射の発生率が高い屋内環境の場合、移動局はずっと低速であ
り、平均周期がずっと長くなる可能性がある。

【００６７】基地局は、角パワー・スペクトルを算出し、パワー・スペクトル中に鋭いピー
クが示されているかどうかを判定する。鋭いピークが示されているときは、各ピ
ークの角位置が判定される。パワー・スペクトルが拡散しており、鋭いピークが
示されていないとき、基地局は、まず受信角パワー・スペクトルが所定のしきい
値（図18のG2）を超える角度を求めることによって角拡散ASを求める。しきい値
は、基地局１によって検出される無線環境（たとえば、信号密度）に基づいて適
応させてもよい。

【００６８】角パワー・スペクトル中の鋭いピークは、たとえば２しきい値試験を使用して
検出することができる。たとえば、パワー・スペクトルが第１のしきい値G3を超
える第１の連続する角範囲（度またはラジアン単位）を求める。次いで、パワー
・スペクトルが第２のしきい値G2（第１のしきい値G3よりも小さい）を超える第
２の連続する角範囲を求める。第１の角範囲を第２の角範囲で割った比が所定の
値よりも小さいときは、ピークが示される。

【００６９】ピークが示されると、角ダイバーシチ管理（すなわち、各ビームの到来方向の
管理）が呼び出され、場合によってはビーム幅管理が呼び出される。スペクトル
・ピークの鋭さは、角パワー・スペクトルを２つのしきい値と比較することによ
って求められる。たとえば、図18では、３つのピークがしきい値G2を超えている
が、しきい値G3を超えているピークは２つだけである。

【００７０】しきい値G2に従って求められた単一のピークの角拡散は、しきい値G3に従って
求められた角拡散よりも広い。G3によって求められた単一のピークの角拡散とG2
によって求められた拡散との比がピークの鋭さの尺度である。あるいは、経路３
および経路５の方向を示す、しきい値を超えた２つ以下のピークが角パワー・ス
ペクトル中に見つかるまで、角パワー・スペクトルを測定するためのしきい値を
適応的に移動させることができる。たとえば、角パワー・スペクトルで２つのピ
ークが生じ、基地局が２条のビームを送信するとき、基地局はこれらのピークの
方向（パワー・スペクトルがしきい値G3を超える２つの異なる角方向）を経路３
および経路５の角方向（図１）として定義する。これを到来ダイバーシチ角度と
呼ぶ。基地局は、それぞれの経路３および経路５に沿って、指向可能なビームの
向きを定めるか、または向きを定めるべき一定のビームを選択する。当業者には
、角ダイバーシチ管理を２条よりも多くのビームに拡張するにはどうすべきかが
理解されよう。

【００７１】場合によっては、角パワー・スペクトルは、角パワー・スペクトル中のそれぞ
れのピークに対応する３つ以上の角位置を含む。基地局は、２条のビームを有す
るときには、（１）システム全体の同一チャネル干渉を最小限に抑えるように、
同一チャネル・ユーザが位置する角度を避けることに基づいて３つ以上の角位置
から第１および第２の角位置を選択するか、または（２）送信局の増幅器におけ
るパワー分布の平衡を取るように３つ以上の角位置から第１および第２の角位置
を選択する。

【００７２】フェイズド・アレイ・アンテナ内のビーム幅は一般に、ビーム指向ベクトル（
たとえば、図７のベクトルＣ）中の要素の振幅を調節することによって選択可能
である。アンテナ・システムが、調節可能なビーム幅を有するフェイズド・アレ
イ・アンテナを含み、スペクトル・ピークが鋭いとき、基地局は、それぞれの経
路３および経路５に沿った方向に送信パワーを集中させるように、アンテナ・シ
ステムにおいてできるだけビームの幅を狭く設定するか、またはできるだけ幅の
狭いビームを選択する。スペクトル・パワー・ピークが鋭いので、経路３および
経路５は良好な送信特性を有することが予期される。

【００７３】一方、角パワー・スペクトルが非常に拡散しており、ピークが弱いか、または
示されないときは、パワー・スペクトルがあるしきい値（たとえば、図18のG2）
を超える角範囲、または少なくとも、角パワー・スペクトルがこのしきい値を超
えるピークをカバーするのに必要な連続する角範囲に基づいて概略的な角窓が求
められる。このような場合、本発明の好ましい態様は、ダウン・リンク送信に使
用されるすべてのビームのビーム幅の和が角拡散ASにほぼ等しくなるようなビー
ムを選択する。

【００７４】アンテナ・システムが、調節可能なビーム幅を有するフェイズド・アレイ・ア
ンテナを含むが、スペクトル・ピークが鋭くないとき、基地局はまず、あるしき
い値よりも大きなパワー・スペクトルの角範囲、または少なくとも、角パワー・
スペクトルがこのしきい値を超えるピークをカバーするのに必要な連続する角範
囲を、角拡散として求める。次いで、基地局は、角拡散をほぼカバーする各ビー
ムのビーム幅を設定または選択する。これを角パワー・ダイバーシチ管理または
ビーム幅管理と呼ぶ。たとえば、角拡散をカバーすることを試みる２ビーム基地
局は、両方のビームのビーム幅として角範囲の約２分の１であるビーム幅を選択
し、２条のビームを、角拡散をほぼカバーする向きに定める。

【００７５】当業者には理解されるように、これよりも多くのビームへの拡張は簡単である
。たとえば、基地局が４ビーム基地局におけるビーム空間時間符号化機能を有す
るときは、角拡散の約４分の１のビーム幅が各ビームに対して選択される。この
ようにして、ダウン・リンク送信がチャネルに空間的に整合する。互いに直交す
るビームの有効範囲をチャネルの角拡散に整合して最大角ダイバーシチ利得を得
ると有利である。しかし、通常２条から４条のビームが適切である。

【００７６】基地局が（ヘックス・コーナー・リフレクタ・アンテナと同様に）複数の一定
のビームを持つアンテナ・システムを有するとき、およびアンテナ・パワー・ス
ペクトルが拡散しており、かつ角拡散ASが単一のビームのビーム幅を超えている
とき、本発明の望ましい変形例では、２条の隣接するビームが単一のより幅の広
いビームとして組み合わされ（たとえば、２条の60°ビームが単一の120°ビー
ムとして組み合わされ）、無線チャネルによりうまく整合する。このような場合
、２条の隣接するビームは、同じパイロット符号または直交符号を使用する単一
のより幅の広いビームとして使用される。固定ビーム基地局では、高いビーム分
解能を実現できるように、生成できるビームＭの数が大きい（たとえば、M > 4
であり、好ましくは少なくとも８）と有利である。チャネルによりうまく整合す
るためにより幅の広いビームが必要であるときは、２条の隣接するビームを組み
合わせることができる。

【００７７】本発明は、アンテナ・システムがフェイズド・アレイ・アンテナ（たとえば、
図７のアンテナ20および図10の40）においてデジタル・ビーム形成技術を使用す
る基地局に適合する。デジタル・ビーム形成技術を用いると、利用可能な角拡散
に従っていくつかの素子でゼロ重み付けを使用することによってアンテナ・アレ
イ内の素子の見掛け数（すなわち、見掛け開口寸法）を電子的に調整することが
できる。このようにして、基地局によってビーム幅を角拡散に整合するように容
易に適応させることができる。このビーム幅調節機構は開ループ制御システムと
して動作する。

【００７８】他の態様では、角パワー・スペクトルがある大きな角範囲内のしきい値を超え
たときにビーム・ホッピング技術が使用される。ビーム・ホッピング技術とは、
角拡散を順次カバーする技術である。たとえば、あるタイム・スロットの送信ビ
ームが角拡散をカバーしないとき、以後のタイム・スロット中に角拡散をカバー
することができる。30°ビームを形成するできる２ビーム基地局を有し、角拡散
が120°をカバーする（すなわち、４条のビームの幅）、例示的なシステムにつ
いて考える。ビーム・ホッピング・システムでは、基地局は、120°角拡散の第
１の60°セクタをカバーするように第１のタイム・スロット時の送信用に２条の
30°ビームを形成し、120°角拡散の残りの60°セクタをカバーするように第２
のタイム・スロット時の送信用に他の２条の30°ビームを形成する。

【００７９】ビーム・ホッピングは、大きな角拡散を有する無線環境で性能を向上させる。
周波数分割２重セルラ無線システムでは、角拡散が大きくなると、少なくとも１
つには、送信用の最適な方向を選択するうえで角度の不正確さが増すために、ダ
ウン・リンク性能が低下することが知られている。周波数分割２重システムでは
、良好なパワー送信能力を有する（減衰量が少ない）と判定されたアップ・リン
ク方向が、搬送波周波数が異なるためにダウン・リンク送信では深いフェージン
グをもたらす可能性がある。

【００８０】無線環境で角拡散が大きい場合、ダウン・リンク送信用の可能な方向の数が多
くなる。２つの最良の方向を選択する代わりに、角パワー・スペクトルがあるし
きい値を超える場合によっては良好なすべての方向をカバーするようにダウン・
リンク・ビームを順次形成することによって空間ダイバーシチが行われる。この
ことは、角拡散がセクタ全体またはセル全体をカバーできるマイクロセルまたは
ピコセルで特に重要である。

【００８１】遠隔局２が固定されているか、または移動度が低い場合、ビーム・ホッピング
は、２つの最良の方向を選択することにはない追加の利点を有する。多数の連続
バースト用のビーム送信方向として２つの最良の方向を選択すると、選択された
方向の選択が誤りだった場合（たとえば、アップ・リンクは良好でもダウン・リ
ンクで深いフェージングが起こる）には（データの喪失に関して）かなりの不具
合が生じる。しかし、一群の潜在的な方向にわたってビーム・ホッピングを行う
ことによって、深いフェージングが起こるある１つの方向からのデータの喪失は
、限られた時間（たとえば、１タイム・スロットのみ）しか持続しなくなる。こ
の角ダイバーシチは、不良な送信方向を選択することによって生じる誤りを「軽
減させる（whiten)」傾向がある。

【００８２】さらに、ビーム・ホッピング送信時に起こる他の遠隔局との同一チャネル干渉
は、送信される信号の空間拡散によって軽減する傾向がある。同一チャネル干渉
は、高データ・ビット伝送速度接続が必要であるときに特に厄介である。という
のは、高データ・ビット伝送速度接続は高いビーム・パワーを用いて行われるか
らである。高ビット伝送速度接続では大量のビーム・パワーが使用されるため、
基地局によってビームの選択に非ホッピング手法が使用されるときに著しい干渉
が起こる（分布が一様でなくなる）。

【００８３】ダウン・リンク性能を向上させる新規の適応的なビーム時間符号化方法および
装置の好ましい態様（例示的なものであり、制限的なものではない）について説
明したが、当業者なら上記の開示に照らして修正および変形を施しうることに留
意されたい。したがって、開示された本発明の特定の態様に対して、添付の特許
請求の範囲によって定義される本発明の範囲および趣旨の範囲内で変更がなされ
うることを理解されたい。

【００８４】特許法で必要とされる詳細事項および特殊事項について本発明を説明したが、
特許状によって保護される請求された所望の事項は、添付の特許請求の範囲に記
載されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が使用される無線環境の概略図である。

【図２】既知の基地局の構成図である。

【図３】既知の空間時間エンコーダの構成図である。

【図４】本発明の態様による基地局装置の構成図である。

【図５】本発明の他の態様による基地局装置の構成図である。

【図６】既知のヘックス・コーナー・リフレクタ・アンテナ・システムの
概略図である。

【図７】既知のフェイズ・アレイ・アンテナの概略図である。

【図８】３セクタ・アンテナ・システムを例示する概略平面図である。

【図９】既知の「バトラー・マトリックス」アンテナの概略図である。

【図１０】２重ビーム・フェイズ・アレイ・アンテナの概略図である。

【図１１】本発明の他の態様による基地局装置の構成図である。

【図１２】本発明の他の態様によるTDMA基地局の構成図である。

【図１３】本発明による閉ループ・ビーム・パワー管理システムの構成図
である。

【図１４】本発明による無線システムの構成図である。

【図１５から図１７】本発明による角パワー・スペクトルを求める方法の
フローチャートである。

【図１８】本発明によって受信および／または計算された角パワー・スペ
クトルのグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── 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，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ【要約の続き】れるように、第１および第２の空間−時間符号化信号をそれぞれの第１および第２のビームで送信する。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１および第２の記号を符号化して第１および第２の空間−
時間符号化信号を得る段階と、第１および第２の空間−時間符号化信号をそれぞれの第１および第２の初期送
信パワーでのそれぞれの第１および第２の放射パターンで送信する段階と、パワー係数インジケータ情報を求める段階と、それぞれの第１および第２の初期送信パワーおよびパワー係数インジケータ情
報に基づいて第１および第２の送信パワーを求める段階とを含む方法。
【請求項２】送信段階が、放射パターンが実質的に全方向の放射パターンか、あるセクタに向けられた放
射パターンのうちの一方である第１の放射パターンにおいて、第１の空間−時間
符号化信号を送信する段階と、放射パターンが実質的に全方向の放射パターンか、あるセクタに向けられた放
射パターンのうちの一方である第２の放射パターンにおいて、第２の空間−時間
符号化信号を送信する段階とを含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】送信段階が、第１の空間−時間符号化信号を第１のアンテナから送信する段階と、第１のアンテナから実質的に間隔を置いて配置されるか、第１のアンテナから
多様に偏向される第２のアンテナより、空間−時間符号化信号を送信する段階と
を含む、請求項１記載の方法。
【請求項４】送信段階が、送信される信号が遠隔局で別々に受信できる直
交信号になるように第１および第２の空間−時間符号化信号を処理する段階を含
む、請求項１記載の方法。
【請求項５】送信段階が符号分割多元接続送信局上で実施され、処理段階が、第１および第２の空間−時間符号化信号を互いに直交する第１お
よび第２のスペクトル拡散符号で変調する段階か、第１および第２の空間−時間
符号化信号を互いに直交する第１および第２のパイロット符号で変調する段階の
うちの一方を含む、請求項４記載の方法。
【請求項６】送信段階が符号分割多元接続送信局上で実施され、第１および第２の空間−時間符号化信号を処理する段階が、互いに直交する第
１および第２の訓練シーケンスを符号化して第１および第２の訓練シーケンス信
号を得ることを含み、第１および第２の空間−時間符号化信号を処理する段階が、第１の訓練シーケ
ンス信号を第１の空間−時間符号化信号で多重化して第１の多重化信号を形成す
る段階と、第１の多重化信号を送信する段階とをさらに含み、第１および第２の空間−時間符号化信号を処理する段階が、第２の訓練シーケ
ンス信号を第２の空間−時間符号化信号で多重化して第２の多重化信号を形成す
る段階と、第２の多重化信号を送信する段階とをさらに含む、請求項４記載の方
法。
【請求項７】送信段階がマルチビーム・アンテナを第１および第２のビー
ムを形成するように制御する段階を含み、第１の放射パターンが第１のビームを含み、ならびに第２の放射パターンが第２のビームを含む、請求項１記載の方法。
【請求項８】マルチビーム・アンテナがマルチポート・バトラー・マトリ
ックス・アンテナを含み、送信段階が、第１および第２の空間−時間符号化信号をそれぞれの第１および
第２の調整された送信パワーに基づいてスケーリングし、それぞれの第１および
第２のスケーリングされた空間−時間符号化信号を形成する段階をさらに含み、
ならびにマルチビーム・アンテナを制御する段階が、第１および第２のスケーリングさ
れた空間−時間符号化信号をバトラー・マトリックス・アンテナのそれぞれの第
１および第２の入力ポートに切り換えてそれぞれの第１および第２のビームを形
成する段階を含む、請求項７記載の方法。
【請求項９】マルチビーム・アンテナがフェイズド・アレイ・アンテナ・
システムを含み、マルチビーム・アンテナを制御する段階が、ビーム指向コントローラにおける
第１および第２の重み関数を形成する段階を含み、ならびにマルチビーム・アンテナを制御する段階が、第１および第２の重み関数をフェ
イズド・アレイ・アンテナ・システムに入力し、それぞれの第１および第２の調
整された送信パワーに基づいてそれぞれの第１および第２のビームのアンテナ利
得をスケーリングする段階をさらに含み、フェイズド・アレイ・アンテナ・シス
テムが、複数ビーム・フェイズド・アレイ・アンテナか、１組の複数のフェイズ
ド・アレイ・アンテナのうちの一方を含む、請求項７記載の方法。
【請求項１０】パワー係数インジケータ情報を求める段階が、示される第
１経路減衰特性を第１の放射パターンから受信された第１のパワーおよび第１の
初期送信パワーに基づいて判定する段階を含み、ならびにパワー係数インジケータ情報を求める段階が、示される第２経路減衰特性を第
２の放射パターンから受信された第２のパワーおよび第２の初期送信パワーに基
づいて判定する段階を含み、ならびに第１および第２の調整された送信パワーを求める段階が、示される第１経路減
衰特性が示される第２経路減衰特性よりも小さい場合に、第１の調整された送信
パワーを第２の調整された送信パワーよりも大きいと判定する段階を含む、請求
項１記載の方法。
【請求項１１】パワー係数インジケータ情報が第１および第２のパワー制
御係数を含み、パワー係数インジケータ情報を求める段階が、基地局でアップ・リンク信号情
報を受信する段階を含み、ならびにパワー係数インジケータ情報を求める段階が、アップ・リンク信号情報中の第
１および第２のパワー制御係数の値を検出する段階をさらに含む、請求項１記載
の方法。
【請求項１２】パワー係数インジケータ情報を求める段階が、遠隔局でダウン・リンク信号情報を受信する段階と、ダウン・リンク信号情報中の第１の初期送信パワーの値を検出する段階と、遠隔局で第１の放射パターンから受信された第１のパワーを測定する段階と、第１のパワーを第１の初期送信パワーの値で割った値に比例する係数として第
１のパワー制御係数を算出する段階とを含む、請求項１記載の方法。
【請求項１３】受信された第１のパワーを測定する段階が、受信された瞬
間パワーか、受信された平均パワーか、受信された瞬間パワーと受信された平均
パワーの組合せのうちの１つに基づいて第１の放射パターンから受信されたパワ
ーを測定する段階を含む、請求項12記載の方法。
【請求項１４】パワー係数インジケータ情報を求める段階が、第１のパワ
ー制御係数を遠隔局から基地局に送信する段階をさらに含む、請求項12記載の方
法。
【請求項１５】値を検出する段階において、ダウン・リンク信号情報中の
第２の初期送信パワーの値をさらに検出し、測定段階において、遠隔局で第２の放射パターンから受信された第２のパワー
をさらに測定し、算出段階において、第２のパワーを第２の初期送信パワーの値で割った値に比
例する係数として第２のパワー制御係数をさらに算出し、パワー係数インジケータ情報を求める段階が、第１のパワー制御係数を第２の
パワー制御係数で割った比を求める段階を含み、およびパワー係数インジケータ情報を求める段階が、該比を遠隔局から基地局にパワ
ー係数インジケータ情報として送信する段階をさらに含む、請求項12記載の方法
。
【請求項１６】送信局を制御する方法であって、角パワー・スペクトルを求める段階と、第１および第２の記号を符号化して第１および第２の空間−時間符号化信号を
得る段階と、第１および第２のビームが角パワー・スペクトルの角拡散内に含まれるように
第１および第２の空間−時間符号化信号をそれぞれの第１および第２のビームで
送信する段階とを含む方法。
【請求項１７】角拡散が角パワー・スペクトル中の第１および第２のピー
クを含み、角パワー・スペクトルを求める段階が、それぞれの第１および第２のピークの
第１および第２の角位置を判定することを含み、ならびに送信段階が、第１および第２のビームをそれぞれの第１および第２の角位置に
向ける段階を含む、請求項16記載の方法。
【請求項１８】第１および第２のビームを指向する段階が、第１および第
２のビームの各々のビーム幅を調節する段階を含む、請求項17記載の方法。
【請求項１９】角拡散が角パワー・スペクトル中の少なくとも３つのピー
クを含み、角パワー・スペクトルを求める段階が、少なくとも３つの角ピークにそれぞれ
対応する少なくとも３つの角位置を判定する段階を含み、角パワー・スペクトルを求める段階が、同一チャネル・ユーザが位置する角度
を回避することに基づいて少なくとも３つの角位置から第１および第２の角位置
を選択する段階をさらに含み、送信段階が、第１および第２のビームをそれぞれの第１および第２の角位置の
方へ向ける段階を含む、請求項16記載の方法。
【請求項２０】角拡散が角パワー・スペクトル中の少なくとも３つのピー
クを含み、角パワー・スペクトルを求める段階が、少なくとも３つの角ピークにそれぞれ
対応する少なくとも３つの角位置を判定することを含み、角パワー・スペクトルを求める段階が、送信局の増幅器におけるパワー分布の
平衡を取るように少なくとも３つの角位置から第１および第２の角位置を選択す
る段階をさらに含み、送信段階が、第１および第２のビームをそれぞれの第１および第２の角位置の
方へ向ける段階を含む、請求項16記載の方法。
【請求項２１】第１および第２のビームが角拡散をカバーする、請求項16
記載の方法。
【請求項２２】角パワー・スペクトルを求める段階が、角パワー段階がし
きい値を超える連続する角範囲を角拡散として求める段階を含み、および送信段階が、複数のビームを、角拡散をカバーするように複数のそれぞれの角
位置に向ける段階を含む、請求項16記載の方法。
【請求項２３】複数のビームを指向する段階が、複数の各ビームのビーム
幅を調節する段階を含む、請求項22記載の方法。
【請求項２４】第１および第２の空間−時間符号化信号を送信する段階が
、第１および第２のビームを第１の時間間隔中に角拡散の第１の角部分をカバー
するように向ける段階を含み、方法が、第３および第４の記号を符号化して第３および第４の空間−時間符号化信号を
得る段階と、第３および第４のビームが第２の時間間隔中に角拡散の第２の角部分をカバー
するように第３および第４の空間−時間符号化信号をそれぞれの第３および第４
のビームで送信する段階とをさらに含む、請求項16記載の方法。
【請求項２５】角拡散スペクトルを求める段階が、アップ・リンク信号を受信する段階と、受信されたアップ・リンク信号を処理して角パワー・スペクトルを求める段階
と、角パワー・スペクトルから角拡散を求める段階とを含む、請求項16記載の方法
。
【請求項２６】処理段階がP(θ)を次式のように求める段階を含み、上式で、はアレイ指向ベクトルであり、Ｒは受信信号の空間分散行列であり、Ｈは複合共
役転置を示す、請求項25記載の方法。
【請求項２７】 P(θ)を求める段階がＲを次式のように算出する段階を含
み、上式で、は測定された信号ベクトルであり、Ｈは複合共役転置を示す、請求項26記載の方
法。
【請求項２８】処理段階がP(θ)を次式のように求める段階を含み、上式で、はアレイ指向ベクトルであり、R_AVGは受信信号の平均空間分散行列であり、Ｈは
複合共役転置を示す、請求項25記載の方法。
【請求項２９】 P(θ)を求める段階が、複数の信号ベクトルを測定する段階と、各々がそれぞれの信号ベクトルに対応し、かつ次式のように算出される複数の
行列Ｒを算出する段階とを含み、上式で、は複数の信号ベクトルのうちの測定された信号ベクトルであり、Ｈは複合共役転
置を示し、およびP(θ)を求める段階が、 R_AVGを複数の行列Ｒの平均として算出する段階をさらに含む、請求項28記載の
方法。
【請求項３０】複数の信号ベクトルが、測定時間間隔にわたって測定され、測定時間間隔が、ドップラー拡散の逆数よりも大きく、測定時間間隔が、第１のビームか第２のビームのうちの一方のビーム幅の２分
の１を予期される角速度で移動局が移動する時間よりも短い、請求項29記載の方
法。
【請求項３１】送信段階がマルチビーム・アンテナを複数のビームを形成
するように制御する段階を含み、複数のビームが第１および第２のビームを含む
、請求項16記載の方法。
【請求項３２】マルチビーム・アンテナがマルチポート・バトラー・マト
リックス・アンテナを含み、制御段階が、角拡散に基づいてバトラー・マトリックス・アンテナの第１およ
び第２の入力ポートを選択する段階を含み、ならびにマルチビーム・アンテナを制御する段階が、第１および第２の空間−時間符号
化信号をそれぞれの第１および第２の入力ポートに切り換えてそれぞれの第１お
よび第２のビームを形成する段階を含む、請求項31記載の方法。
【請求項３３】マルチビーム・アンテナがフェイズド・アレイ・アンテナ
・システムを含み、マルチビーム・アンテナを制御する段階が、第１および第２の重み関数を形成
する段階を含み、第１および第２の重み関数を形成する段階が、第１および第２の重み関数をフ
ェイズド・アレイ・アンテナ・システムに入力し、それぞれの第１および第２の
ビームの向きを定めるか、該第１および第２のビームを整形するかの少なくとも
一方を行う段階とを含み、フェイズド・アレイ・アンテナ・システムが、複数ビ
ーム・フェイズド・アレイ・アンテナか複数のフェイズド・アレイ・アンテナの
うちの一方を含む、請求項31記載の方法。
【請求項３４】マルチビーム・アンテナが複数の素子を有するフェイズド
・アレイ・アンテナであり、マルチビーム・アンテナを複数のビームを形成するように制御する段階が、見
掛け開口幅が複数のビームの各ビームに関する所望のビーム幅に反比例するよう
に調節されるよう、フェイズド・アレイ・アンテナ内の各素子に供給される信号
に重みを加える段階を含む、請求項31記載の方法。
【請求項３５】マルチビーム・アンテナを複数のビームを形成するように
制御する段階が、第１のビームを第１のビーム幅を有するように形成する段階と、第２のビームを第２のビーム幅を有するように形成する段階とをさらに含み、
第２のビーム幅が第１のビーム幅と等しくない、請求項34記載の方法。
【請求項３６】マルチビーム・アンテナを複数のビームを形成するように
制御する段階が、合計すると角拡散に実質的に等しいそれぞれのビーム幅を有す
るように複数のビームを形成する段階をさらに含む、請求項34記載の方法。
【請求項３７】基地局を備えるシステムであって、基地局が、記号のストリームを符号化して第１および第２の空間−時間符号化信号を得る
空間−時間エンコーダと、アンテナ・システムと、第１および第２の空間−時間符号化信号を、それぞれの第１および第２の放射
パターンが形成されるようにそれぞれの第１および第２の初期送信パワーでアン
テナ・システムから送信する送信機と、パワー係数インジケータ情報を受信する基地局受信機と、それぞれの第１および第２の初期送信パワーおよびパワー係数インジケータ情
報に基づいて第１および第２の調整された送信パワーを求めるパワー管理コント
ローラとを備えるシステム。
【請求項３８】アンテナ・システムが第１および第２のアンテナを含み、
ならびに各アンテナが、実質的に全方向の放射パターンか、あるセクタに向けられた放
射パターンのうちの一方を生成するアンテナである、請求項37記載のシステム。
【請求項３９】アンテナ・システムが第１および第２のアンテナを含み、
ならびに第１のアンテナが、第２のアンテナから実質的な間隔を置いて配置されたアン
テナである、請求項37記載のシステム。
【請求項４０】アンテナ・システムが、第１および第２の放射パターンを
遠隔局で別々に受信できる直交放射パターンとして形成する、請求項37記載のシ
ステム。
【請求項４１】送信機が、アンテナ・システムから送信される信号が互い
に直交するように第１および第２の空間−時間符号化信号を処理する回路を含む
、請求項37記載の方法。
【請求項４２】基地局が符号分割多元接続送信局であり、ならびに第１お
よび第２の空間−時間符号化信号を処理する回路が、第１および第２の空間−時間符号化信号を、互いに直交する第１および第２の
スペクトル拡散符号で変調する回路か、第１および第２の空間−時間符号化信号を、互いに直交する第１および第２の
パイロット符号で変調する回路のうちの一方を含む、請求項41記載のシステム。
【請求項４３】基地局が符号分割多元接続送信局であり、第１および第２の空間−時間符号化信号を処理する回路が、それぞれの第１お
よび第２の訓練シーケンスを符号化して第１および第２の訓練シーケンス信号を
得る変調器を含み、第１および第２の空間−時間符号化信号を処理する回路が、第１の訓練シーケ
ンス信号を第１の空間−時間符号化信号で多重化して第１の多重化信号を形成す
るマルチプレクサをさらに含み、ならびに第１および第２の空間−時間符号化信号を処理する回路が、第２の訓練シーケ
ンス信号を第２の空間−時間符号化信号で多重化して第２の多重化信号を形成す
るマルチプレクサをさらに含む、請求項41記載のシステム。
【請求項４４】アンテナ・システムがマルチビーム・アンテナであり、基地局が、マルチビーム・アンテナを第１および第２のビームを形成するよう
に制御する回路をさらに含み、第１の放射パターンが第１のビームを含み、ならびに第２の放射パターンが第２のビームを含む、請求項37記載のシステム。
【請求項４５】マルチビーム・アンテナがマルチポート・バトラー・マト
リックス・アンテナであり、送信機が、第１および第２の空間−時間符号化信号を、それぞれの第１および
第２の調整された送信パワーに基づいてスケーリングし、それぞれの第１および
第２のスケーリングされた空間−時間符号化信号を形成する増幅器をさらに含み
、ならびにマルチビーム・アンテナを制御する回路が、第１および第２のスケーリングさ
れた空間−時間符号化信号をバトラー・マトリックス・アンテナのそれぞれの第
１および第２の入力ポートに結合してそれぞれの第１および第２のビームを形成
するスイッチを含む、請求項44記載の方法。
【請求項４６】マルチビーム・アンテナがフェイズド・アレイ・アンテナ
・システムを含み、マルチビーム・アンテナを制御する回路が、第１および第２の重み関数を形成
するビーム指向コントローラを含み、ビーム指向コントローラが、第１および第２の重み関数をフェイズド・アレイ
・アンテナ・システムに入力し、それぞれの第１および第２の調整された送信パ
ワーに基づいてそれぞれの第１および第２のビームのアンテナ利得をスケーリン
グする論理回路をさらに含み、フェイズド・アレイ・アンテナ・システムが、複
数ビーム・フェイズド・アレイ・アンテナか１組の複数のフェイズド・アレイ・
アンテナのうちの一方を含む、請求項44記載のシステム。
【請求項４７】パワー係数インジケータ情報が第１および第２のパワー制
御係数を含み、基地局受信機が、アップ・リンク信号情報を受信する回路を含み、ならびに基地局受信機が、アップ・リンク信号情報中の第１および第２のパワー制御係
数の値を検出する回路をさらに含む、請求項37記載のシステム。
【請求項４８】第１の放射パターンから受信された第１のパワーおよび第
１の初期送信パワーに基づいて、示される第１経路減衰特性を判定し、第２の放
射パターンから受信された第２のパワーおよび第２の初期送信パワーに基づいて
、示される第２経路減衰特性を判定する回路を含む遠隔局をさらに備える、請求
項37記載のシステム。
【請求項４９】示される第１経路減衰特性が示される第２経路減衰特性よ
りも小さい場合に第１の値を有するパワー係数インジケータ情報を形成し、示さ
れる第１経路減衰特性が示される第２経路減衰特性よりも大きい場合に第２の値
を有するパワー係数インジケータ情報を形成する回路を含む、請求項48記載のシ
ステム。
【請求項５０】遠隔局が、示される第１経路減衰特性および第２経路減衰
特性の値を基地局に送信する回路をさらに含む、請求項48記載のシステム。
【請求項５１】パワー管理コントローラが、示される第１経路減衰特性が
示される第２経路減衰特性よりも小さい場合に第１の調整された送信パワーを第
２の調整された送信パワーよりも大きいと判定する回路を含む、請求項48記載の
システム。
【請求項５２】ダウン・リンク信号情報を受信する回路と、ダウン・リンク信号情報中の第１の初期送信パワーの値を検出する回路と、第１の放射パターンから受信された第１のパワーを測定する回路と、第１のパワーを第１の初期送信パワーの値で割った値に比例する係数として、
第１のパワー制御係数を求める回路とを含む、請求項37記載のシステム。
【請求項５３】受信された第１のパワーを測定する回路が、受信された瞬
間パワーか、受信された平均パワーか、受信された瞬間パワーと受信された平均
パワーの組合せのうちの１つを測定する、請求項52記載のシステム。
【請求項５４】パワー係数インジケータ情報が第１のパワー制御係数を含
み、および遠隔局が、パワー係数インジケータ情報を基地局に送信する回路をさらに含む
、請求項52記載のシステム。
【請求項５５】検出回路がダウン・リンク信号情報中の第２の初期送信パ
ワーの値をさらに検出し、測定回路が第２の放射パターンから受信された第２のパワーをさらに測定し、判定回路が、第２のパワーを第２の初期送信パワーの値で割った値に比例する
係数として、第２のパワー制御係数をさらに求め、回路が、第１のパワー制御係数を第２のパワー制御係数で割った比を求める回
路をさらに含み、パワー係数インジケータ情報が該比を含み、および遠隔局が、パワー係数インジケータ情報として基地局に送信する回路をさらに
含む、請求項52記載のシステム。
【請求項５６】送信局を備えるシステムであって、送信局が、角パワー・スペクトルを求める回路と、第１および第２の記号を符号化して第１および第２の空間−時間符号化信号を
得る空間−時間エンコーダと、第１および第２のビームが角パワー・スペクトルの角拡散内に含まれるように
第１および第２の空間−時間符号化信号をそれぞれの第１および第２のビームで
送信する送信機とを含むシステム。
【請求項５７】角拡散が角パワー・スペクトル中の第１および第２のピー
クを含み、角パワー・スペクトルを求める回路が、それぞれの第１および第２のピークの
第１および第２の角位置を判定する回路を含み、送信機が、第１および第２のビームをそれぞれの第１および第２の角位置に向
ける回路を含む、請求項56記載のシステム。
【請求項５８】第１および第２のビームを指向する回路がビーム幅コント
ローラを含む、請求項57記載のシステム。
【請求項５９】角拡散が角パワー・スペクトル中の少なくとも３つのピー
クを含み、角パワー・スペクトルを求める回路が、それぞれの少なくとも３つの角ピーク
に対応する少なくとも３つの角位置を判定する回路を含み、角パワー・スペクトルを求める回路が、同一チャネル・ユーザが位置する角度
を回避することに基づいて、少なくとも３つの角位置から第１および第２の角位
置を選択する回路をさらに含み、ならびに送信機が、第１および第２のビームをそれぞれの第１および第２の角位置の方
へ向ける回路を含む、請求項56記載のシステム。
【請求項６０】角拡散が角パワー・スペクトル中の少なくとも３つのピー
クを含み、角パワー・スペクトルを求める回路が、それぞれの少なくとも３つの角ピーク
に対応する少なくとも３つの角位置を判定する回路を含み、角パワー・スペクトルを求める回路が、送信局の増幅器におけるパワー分布の
平衡を取るように少なくとも３つの角位置から第１および第２の角位置を選択す
る回路をさらに含み、ならびに送信機が、第１および第２のビームをそれぞれの第１および第２の角位置の方
へ向ける回路を含む、請求項56記載のシステム。
【請求項６１】第１および第２のビームが角拡散をカバーする、請求項56
記載のシステム。
【請求項６２】角パワー・スペクトルを求める回路が、角パワー段階がし
きい値を超える連続する角範囲を角拡散として求める回路を含み、および送信機が、複数のビームを、角拡散をカバーするように複数のそれぞれの角位
置に向ける段階を含む、請求項56記載のシステム。
【請求項６３】複数のビームを指向する回路がビーム幅コントローラを含
む、請求項62記載の方法。
【請求項６４】送信機が、第１および第２のビームを角拡散の第１の角部
分をカバーするように向ける回路を含み、空間−時間エンコーダが、第３および第４の記号を符号化して第３および第４
の空間−時間符号化信号をさらに得、送信機が、第３および第４の空間−時間符号化信号をそれぞれの第３および第
４のビームで送信し、かつ第３および第４のビームを角拡散の第２の角部分をカ
バーするように向ける回路をさらに含む、請求項56記載の方法。
【請求項６５】送信機が、第１および第２の空間−時間符号化信号を送信
した後で第３および第４の空間−時間符号化信号を送信する、請求項64記載のシ
ステム。
【請求項６６】角拡散スペクトルを求める回路が、アップ・リンク信号を受信する受信機と、受信されたアップ・リンク信号から角パワー・スペクトルを求め、角パワー・
スペクトルから角拡散を求めるプロセッサとを含む、請求項56記載のシステム。
【請求項６７】プロセッサが、次式に基づいてP(θ)を求める回路を含み
、上式で、はアレイ指向ベクトルであり、Ｒは受信信号の空間分散行列であり、Ｈは複合共
役転置を示す、請求項66記載のシステム。
【請求項６８】 P(θ)を求める回路が、Ｒを次式のように算出する論理回
路を含み、上式で、は測定された信号ベクトルであり、Ｈは複合共役転置を示す、請求項67記載のシ
ステム。
【請求項６９】プロセッサが、P(θ)を次式のように求める回路を含み、上式で、はアレイ指向ベクトルであり、R_AVGは受信信号の平均空間分散行列であり、Ｈは
複合共役転置を示す、請求項66記載のシステム。
【請求項７０】 P(θ)を求める回路が、複数の信号ベクトルを測定する回路と、各々がそれぞれの信号ベクトルに対応し、かつ次式のように算出される複数の
行列Ｒを算出する論理回路とを含み、上式で、は複数の信号ベクトルのうちの測定された信号ベクトルであり、Ｈは複合共役転
置を示し、およびP(θ)を求める回路が、 R_AVGを複数の行列Ｒの平均として算出する論理回路をさらに含む、請求項69記
載のシステム。
【請求項７１】複数の信号ベクトルが、測定時間間隔にわたって測定され、測定時間間隔が、ドップラー拡散の逆数よりも大きく、測定時間間隔が、第１のビームか第２のビームのうちの一方のビーム幅の２分
の１を予期される角速度で移動局が移動する時間よりも短い、請求項70記載のシ
ステム。
【請求項７２】送信機が、マルチビーム・アンテナと、マルチビーム・アンテナを複数のビームを形成するように制御する回路とを含
み、該複数のビームが第１および第２のビームを含む、請求項56記載のシステム
。
【請求項７３】マルチビーム・アンテナがマルチポート・バトラー・マト
リックス・アンテナを含み、マルチビーム・アンテナを制御する回路が、角拡散に基づいてバトラー・マト
リックス・アンテナの第１および第２の入力ポートを選択する論理回路を含み、
ならびにマルチビーム・アンテナを制御する回路が、第１および第２の空間−時間符号
化信号をそれぞれの第１および第２の入力ポートに結合してそれぞれの第１およ
び第２のビームを形成するスイッチをさらに含む、請求項72記載のシステム。
【請求項７４】マルチビーム・アンテナがフェイズド・アレイ・アンテナ
・システムを含み、ならびにマルチビーム・アンテナを制御する回路が、第１および第２の重み関数を形成
するビーム指向コントローラを含み、ビーム指向コントローラが、第１および第２の重み関数をフェイズド・アレイ
・アンテナ・システムに入力し、それぞれの第１および第２のビームの向きを定
めるか、該第１および第２のビームを整形するかの少なくとも一方を行う論理回
路を含み、フェイズド・アレイ・アンテナ・システムが、複数ビーム・フェイズ
ド・アレイ・アンテナか複数のフェイズド・アレイ・アンテナのうちの一方を含
む、請求項72記載のシステム。
【請求項７５】マルチビーム・アンテナが複数の素子を有するフェイズド
・アレイ・アンテナであり、マルチビーム・アンテナを制御する回路が、見掛け開口幅が複数のビームの各
ビームに関する所望のビーム幅に反比例するように調節されるよう、フェイズド
・アレイ・アンテナ内の各素子に供給される信号に重みを加えるビーム指向コン
トローラを含む、請求項72記載のシステム。
【請求項７６】マルチビーム・アンテナを複数のビームを形成するように
制御する回路が、第１のビームを第１のビーム幅を有するように形成する論理回路と、第２のビームを第２のビーム幅を有するように形成する論理回路とをさらに含
み、第２のビーム幅が第１のビーム幅と等しくない、請求項75記載のシステム。
【請求項７７】マルチビーム・アンテナを複数のビームを形成するように
制御する回路が、合計すると角拡散に実質的に等しいそれぞれのビーム幅を有す
るように複数のビームを形成する論理回路をさらに含む、請求項75記載のシステ
ム。