JP2003520545A - 偏波ダイバーシチを利用するワイヤレス通信のシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ワイヤレス通信のためのダイナミックに制御される偏波ダイバーシチ・システムおよび方法は、移動局などの受信機に対して、適応的に制御される偏波状態を伴う信号を送信する、基地局などの送信機によって構成される。偏波状態は、送信信号の偏波角度を回転させることにより適応的に可変することができる。ある局面においては、偏波角度は、所定の間隔で約１８０度から約０度まで実質的に連続して回転される。送信機が偏波状態の可変する信号を送信すると、受信機は様々な状態において受信される送信信号を分析する。たとえば、受信機は、各偏波状態において被受信信号強度（RSSI）を検出する。次に、受信機は、送信機に対して、各偏波状態の相対RSSIを示す応答信号を送信する。その後、送信機は、RSSIの最も高い偏波状態において送信する。

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は、一般にワイヤレス電気通信システムに関する。本発明は、特に、多
重経路およびフェーディング環境において、移動局と少なくとも１つの基地局と
の間の受信品質の改善などに適する。

【０００１】 （従来の技術） ワイヤレス電気通信システムにおいては、セルラ電話などの移動局は、無線波
を介して、特定の地域セル内に位置する少なくとも１つの基地局と通信する。図
１は、５つのセル・サイト１０，１５，２０，２５，３０からなる典型的なワイ
ヤレス電気通信システムの図である。現代の用例にしたがって、各セル１０，１
５，２０，２５，３０は、六角形のセル境界を有して図示される。各セル１０，
１５，２０，２５，３０内には、基地局３５，４０，４５，５０，５５があり、
これらは通常は、対応するセルの中心付近に位置する。移動局６０は、セル１５
内に位置して図示され、基地局４０と通信を行う。

【０００２】 移動局６０と基地局４０との間に送信される無線波を妨害または吸収する物体
がない場合は、移動局６０と基地局４０とは参照番号６５で示される直接的な信
号経路上に信号を直接的に送信および返信することにより互いに通信を行う。

【０００３】 しかし、実際には、ワイヤレス電気通信システムは、数多くの物体を含む地域
で動作することが多い。その結果、移動局４０と基地局６０との間に送信される
無線波は、環境内の物体や地形により部分的に妨害されたり、吸収されたり、あ
るいは反射される可能性がある。通常、無線波を妨害，吸収または一般的に減衰
させる環境をフェーディング環境と呼び、無線波を反射する環境を多重経路環境
と呼ぶ。

【０００４】 フェーディング環境においては、無線波は様々な方法で減衰される。最も重要
な環境的減衰の影響は、建造物や丘が無線波の影を作り出すシャドウイングであ
る。シャドウイングの問題は、過密な都市中心部においてきわめて重大である。

【０００５】 多重経路環境においては、無線波は丘，建造物，トラック，航空機または大気
の不連続性により反射される。無線波が同時に反射および減衰される場合も、ほ
ぼすべての無線波エネルギが反射される場合もある。この影響で、送信機と受信
機との間に多くの異なる信号経路が生まれる（送信が基地局から移動局に向かう
ものであろうと、その逆であろうと）。図２は、基地局４０が直接経路信号６５
と、多重経路信号７０，７２とを介して移動局６０と通信する状況を図に示す。
多重経路信号７０，７２は、物体７５，８０の被送信無線波の反射により生成さ
れる。多重経路信号７０，７２は、いくつかの異なる経路をたどり、これらの経
路の長さが異なるので、これらの多重経路信号７０，７２は、多少異なる時刻に
移動局６０に到着する。言い換えると、異なる多重経路信号７０，７２は、送信
中に異なる量の遅延を受ける。

【０００６】 この送信遅延により、合成された信号６５，７０，７２は、不鮮明になり、あ
るいは拡散されて、レイリー・フェーディングを受けることがある。多重経路伝
播の影響は、被反射無線波がその基本的特性のいくつか、特に位相と振幅におい
て改変されることである。被反射波の位相を、直接経路信号の位相から外れて到
着するように回転させることができる。直接経路および多重経路信号が正確に１
８０度だけ位相がずれると、受信機において互いに打ち消しあって、信号は実質
的には消えてしまう。複数の被受信信号間の部分的な位相外関係は、被受信信号
信号強度の低下を小さくする。このような信号強度の低下すなわちフェードは、
レイリー分布として知られる統計的分布内にあると言われ、この現象をレイリー
・フェーディングと呼ぶ。図３は、移動局６０における被受信信号強度を距離に
関して示したレイリー・パターンの図である。図示される如く、２つの信号が１
８０度位相外に近づくと、ヌル８５，９０，９５が生成される。

【０００７】 レイリー・フェーディングに対する確立された対処法は、ダイバーシチを利用
する方法である。ダイバーシチとは、被受信信号を２回以上サンプリングして、
このサンプリングされた信号を合成するか、あるいは最良の信号を選択し、受信
機における信号対雑音（S/N：signal-to-noise）比を改善するためのいくつかの
方法のうち任意のものを示す。様々なダイバーシチ強化法がワイヤレス電気通信
システムにおいて信号フェーディングに対処するために採用される。バッテリ駆
動の移動局からは送信電力に限界があるために、複数の受信アンテナを基地局に
配置することにより、逆方向リンク上で空間ダイバーシチがよく利用される。符
号分割多重接続法（CDMA：code division multiple access）順方向チャネルで
用いられる他のダイバーシチ強化法としては、移動局にレーキ受信機を用いる方
法，直交コーディング（ウォルシュ・コードなど），周波数ダイバーシチ（拡散
スペクトル処理利得など），空間（物理的に隔たったアンテナなど），時間（挟
み込みおよび誤差検出／修正など），ソフト・ハンドオフ空間ダイバーシチおよ
び直交送信ダイバーシチ（送信機間の奇数／偶数境界でデータを分割するなど）
がある。

【０００８】 詳しくは、被偏波基地局送信アンテナを用いて、大きなフェードに対処する。
残念ながら、基地局からの見通し線経路において被偏波エネルギを受信する移動
局におけるホイップ（双極／単極）アンテナにより、３dBの損失が起こる。この
電力損失を相殺するためには、より大型でより強力な基地局が必要であり、移動
局は被送信信号を検出する大量の電力を増やす。従来の偏波法の詳細については
、１９９８年３月３日付けDent出願の米国特許第５，７２４，６６６号「Polari
zation Diversity Phase Array Celluar Base Station and Associated Methods
」および、１９９７年１１月２５日付けBaruch出願の米国特許第５，６９１，７
２７号「Adaptive Polarization Diversity System」を参照されたい。いずれの
明細書も本件に参考文献として含まれる。

【０００９】 したがって、上記の電力損失を軽減し、多重経路フェーディングを削減し、実
質的に周波数選択的フェーディングを削減し、無線リンクの限界を増大し、改善
されたダイバーシチ合成を提供し、ハンドセット，携帯情報端末（PDA：persona
l digital assistant）およびラップトップなどの任意のアンテナ角度を有する
装置との通信を改善し、移動局の電力要件を低減することによりバッテリ寿命を
改善する、改善された偏波ダイバーシチ法が当技術においては必要とされる。

【００１０】 （好適な実施例の説明） 本発明の１つ以上の特定の実施例を、以下に説明する。これらの実施例を簡潔
に説明するために、実際の実行例のすべての特色を明細書内に記述するものでは
ない。このような実際の実行例の開発においては、あらゆる技術または設計プロ
ジェクトの場合と同様に、開発者の特定の目的、たとえば実行例により変わる、
システムに関わる制約やビジネス上の制約との一致などを果たすために、数多く
の実行例毎の意志決定を行わねばならないことを理解頂きたい。さらに、このよ
うな開発努力は複雑で時間がかかるものであるが、本発明の開示の恩恵を受ける
当業者にとって、設計，処理および製造の日常的な作業となることは言うまでも
ない。

【００１１】 本発明のある見解により、ワイヤレス電気通信システムなどのワイヤレス通信
システム１００が図４にブロック図の形で図示される。通信システム１００は、
通信チャネル上に開および／または閉ループ・ダイバーシチ制御を行うための回
転パイロット技術を備える。本発明のある局面においては、通信システム１００
は、好ましくは、線形偏波ダイバーシチの回転などの偏波ダイバーシチのダイナ
ミックな最適化を、符号分割多重接続（CDMA）チャネルに加える。好ましくは、
cdma200 3Gシステムにおいて、補助パイロット・チャネルの線形偏波がダイナミ
ックに制御され、改善された通信を行う。当業者には容易に理解頂けようが、補
助パイロット・チャネルを利用しない場合は、ソフト・ハンドオフ・アルゴリズ
ムを適応する必要がある。

【００１２】 従来の構成部品と回路の構造，制御および配置は、その大半が、容易に理解可
能なブロック表現と概略図により、図面内に図示される。これらの図は、本発明
に関わる特定の詳細部しか図示しない。これらのブロック表現と概略図は、本明
細書の恩恵を受ける当業者には容易に理解される、構造的な詳細部で煩わさない
ために採用されたものである。

【００１３】 図４の通信システム１００は、受信機１０４と通信する送信機１０２によって
構成される。送信機１０２と受信機１０４は、ワイヤレス通信信号を送信および
／または受信する任意の装置の一般的な表現である。例としてあげるのであって
制限する訳ではないが、送信機１０２は、基地局（BTS：base station）または
移動局（MS：mobile station）とすることができる。当業者には理解頂けようが
、MSはセルラ電話，コンピュータまたは携帯情報端末（PDA）とすることができ
る。受信機１０４も同様にBTSまたはMSとすることができる。当業者には、単独
の装置に送信機１０２と受信機１０４の両方の機能が含まれる場合もあることが
容易に理解頂けよう。好ましくは、送信機１０２と受信機１０４は、ワイドバン
ドCDMA法を利用して通信する。

【００１４】 送信機１０２は、送信機トランシーバ１０８およびアンテナ１１０を介して被
偏波送信信号を送信する。上記の如く、送信信号は、一般的に参照番号１１２で
示される直接経路送信信号として、また一般的に参照番号１１４で示される多重
経路送信信号として受信機１０４に到達する。説明を簡潔に容易にするために、
多重経路送信信号１１４を１つの物体１１６からのみ反射されたものとして示す
が、複数の多重経路送信信号を反射する複数の物体が存在することは言うまでも
ない。送信偏波制御ユニット１１８は、送信信号１１２，１１４の偏波を制御す
る。送信信号１１２または本明細書における他の任意の信号の特定の偏波値には
、信号の偏波状態が記されるものとする。説明を簡潔容易にするために、本発明
は、信号の線形偏波角度を適応的に制御することに関して主に説明されるが、当
業者には明らかなように、本発明は信号の偏波状態を適応的に制御する。

【００１５】 詳しくは、送信偏波制御ユニット１１８内の送信角度回路１２０が、送信信号
１１２，１１４の偏波角度を制御または変更する。下記に説明するように、送信
角度回路１２０は、受信機１０４からのフィードバックに応答する（閉ループ制
御）方法、あるいは所定の増分角度変化（開ループ制御）による方法を含む任意
の数の方法で、送信信号１１２，１１４の偏波角度を変更することがある。CDMA
システムでは、偏波角度の段階的増分または間隔は、送信機１０２（またはBTS
）と受信機１０４（またはMS）との間で、送信機１０２に関する擬似乱数（PN）
コードと時間的に同期（すなわち、角度段階寸法を決定）すべきである。CDMAシ
ステムにおいては、PNコードは、送信機１０２からの同期チャネル上に得られる
。

【００１６】 受信機１０４は、送信機１０２から送信信号１１２，１１４を受信し、応答信
号１２２を、アンテナ１２４および受信機トランシーバ１２６を介して、送信機
１０２に送付する。説明を容易にするために、送信信号および応答信号という表
現は、それぞれの送信機１０２および受信機１０４により送付される信号の一般
的表現であり、被受信送信信号は、直接経路送信信号１１２と任意の被受信多重
経路送信信号１１４とにより構成されることを理解頂きたい。受信機トランシー
バ１２６は、直接経路送信信号１１２を検出する直接経路信号検出器（DSD：dir
ect path signal detector）１２６ａと、多重経路送信信号１１４を検出する多
重経路検出器１２６ｂとによって構成される。チャネル品質回路１２８は、被受
信送信信号の特性を検出する。例としてあげるのであって制限する訳ではないが
、チャネル品質回路１２８は、被受信信号強度（RSSI：received signal streng
th）と一般的に呼ばれる被受信送信信号の信号強度を検出する。検出されるRSSI
に基づき、電力強度メッセージ回路１３０が電力強度測定メッセージ（PSMM：po
wer strength measurement message）を生成し、このメッセージが応答信号１２
２を介して送信機１０２に送付される。

【００１７】 受信機偏波制御ユニット１３２は、線形偏波角度を変更するなどして、応答信
号１２２の偏波状態を制御する。下記に詳細に説明するが、本発明は、応答信号
の偏波状態を適応的に制御および可変して送信機１０２と受信機１０４との間の
通信を最適化する。受信機合成ユニット１３４は、受信機１０４を被受信送信信
号に、詳しくは被受信送信信号の偏波状態の変化に統合または同期させる。受信
機合成ユニット１３４は、デジタル信号プロセッサ（DSP：digital signal proc
essor）または周知の方法を用いて被受信送信信号に基づき増幅器の利得および
信号位相を調整する回路によって構成される。

【００１８】 受信機合成ユニット１３４と送信信号１１２，１１４とに応答して、受信機偏
波制御ユニット１３２は、受信機１０４により送信機１０２に送付される応答信
号１２２の偏波角度を制御する。受信機角度回路１３６は、受信機合成ユニット
１３４と被受信送信信号とに応答して応答信号１２２の偏波角度を制御または変
更する。あるいは、MSに関して下記にさらに詳細に説明するが、受信機１０４は
、電力制御ユニット１３５または他の方法に応答して、どの偏波角度を採用する
かを決定する。当技術で周知の如く、電力制御ユニット１３５は、受信機１０４
におけるフェード状況を検出し、それに応じて、受信機１０４の電力を増大させ
る。受信機１０４の偏波角度は、電力を低減させる偏波角度が検出されるまで、
回転あるいは可変される。

【００１９】 本発明は、いくつかの方法において実現することができる。詳しくは、パイロ
ット・チャネル上での偏波角度の変更を、順方向と逆方向の両方のチャネルで、
あるいは順方向チャネルと逆方向チャネルのいずれか一方で実行することができ
る。また、閉ループ制御方法を順方向と逆方向のいずれか一方のチャネルで、あ
るいは両チャネルで実行することができる。さらに、開ループ制御方法を順方向
と逆方向のいずれか一方のチャネルで、あるいは両チャネルで実行することがで
きる。本明細書を読むことで当業者が容易に認識するいくつかの構造が存在する
。ワイヤレス電気通信システムにおいては、BTSおよび／またはMSは、偏波ダイ
バーシチ強化アンテナ構造を組み込んで、あるいは組み込まずに構築することが
できる。BTSおよび／またはMSは、閉ループまたは開ループ偏波ダイバーシチ制
御を有して構築することができる。たとえば、以下に８種類の構造例を示す。

【００２０】

【表１】 説明を容易にして、明確にするために、明細書の残りの部分は、ワイヤレス電
気通信システムに関して説明するものとするが、本発明は種々のワイヤレス通信
システムおよび方法において有利に採用できることは言うまでもない。本発明の
構造例を説明するにあたり、順方向リンクと逆方向リンクとが独立して動作する
ことができる点を理解頂きたい。その結果、本明細書における説明は、開ループ
動作および閉ループ動作における順方向リンクと逆方向リンクのそれぞれに関す
る。

【００２１】 本発明のある見解により、図５の基地局（BTS）２００と移動局（MS）２０２
には、いずれも、偏波角度を含めて、被送信信号のそれぞれの偏波状態をダイナ
ミックに制御する装備が備わる。BTS２００は、信号を受信および送信するため
の垂直アンテナ２０４と水平アンテナ２０６とを備えて図示される。MS２０２は
、信号を受信および送信するアンテナ２０８を備える。図５において、信号２１
０，２１２，２１４，２１６，２１８は、説明の目的で、BTS２００とMS２０２
との間に送信される種々の信号を示すために図示される。信号２１２，２１４，
２１６は多重経路信号であり、個々の物体２２０，２２２，２２４から反射され
た状態で図示される。信号２１０，２１８は、直接経路信号である。

【００２２】 BTS角度ダイヤル２２６は、１８０度から０度まで示される送信角度範囲を通
じて、BTSパイロット信号の線形偏波の角度回転を説明するために図示される。
線形偏波の角度回転は、好ましくは、BTS PN比の割合である。角度回転段階すな
わち増分比は、個々の空中インタフェース要件により決まる。

【００２３】 説明のために、BTS角度ダイヤル２２６は、２２．５度の段階の８個の部分に
分かれ、矢印２２８は偏波角度の回転を示す。線形偏波角度をこの８個の部分に
分割すると充分であることが示される。８個の部分、すなわち２２．５度の段階
が用いられ、BTS２００とMS２０２の両方に線形偏波ダイバーシチ・アンテナが
ある場合は、合計で６４通りの組み合わせの偏波ダイバーシチが可能である。同
様に、２２．５度の増分に分割されるMS角度ダイヤル２３０が、MS２０２により
送信される信号に関する偏波角度の回転または選択を表すために図示される。応
答角度範囲がたとえば、０ないし１８０度として示される。MS２０２は、BTS２
００の各偏波角度により、その被送信信号に関して偏波角度を任意で調整または
同期することができる。しかし、BTSとMSの偏波角度を両方とも回転させること
が必ずしも最適とはならないことも試験の結果わかっている。好ましくは、MS２
０２が最大RSSIを検出し、最大RSSIがBTS２００に対して起こった特定の偏波角
度を報告する。

【００２４】 以下の説明のために、BTSおよびMSの受信アンテナは、方向性と利得が固定さ
れているものと想定する。一般に、送信／受信の相互関係は、多重経路環境に存
在する広いチャネル間隔のために保証することができないので、送信偏波角度，
利得および位相のみが調整される。しかし、本明細書の利点により、当業者は受
信アンテナが可変の方向性および／または利得を有するシステムを容易に理解す
ることができよう。

【００２５】 本発明により有利に実現することのできる位相アレイ・アンテナ・ユニット３
００の例を、図６にブロック図の形式で示す。アンテナ・ユニット３００は、位
相および利得を調整することにより動作するBTS偏波制御ユニット３０６に応答
する２つの利得ブロック３０２，３０４によって構成される。BTS偏波制御ユニ
ット３０６は、MSからのフィードバックに応答する。利得ブロック３０２，３０
４は、MSとの通信に用いられる特定のチャネルの位相角度および利得を変更する
ことにより、所望の偏波角度を合成するために用いられる。たとえば、利得ブロ
ック３０２，３０４が満電力状態にあり、アンテナ・ユニット３００に送られる
信号３０８が同相であると、４５度（水平から）の線形偏波フェーザがアンテナ
・ユニット３００により合成される。

【００２６】 バトラ・マトリクス・コンバイナ３１０，３１２を利用して、線形電力増幅器
（LPA：linear power amplifier）３１４，３１６とアンテナ要素３１８，３２
０の両端で均等にエネルギを拡散する。バトラ・マトリクス・コンバイナ３１０
を利用すると、LPA３１２，３１４の効率が改善されることは当業者には容易に
理解頂けよう。好ましくは、アンテナ要素３１８，３２０は、被送信信号の波長
の１／４に実質的に等しい長さを有する。

【００２７】 本発明のある見解による順方向リンクにおける閉ループ動作について説明する
。言うまでもなく、本発明のダイナミック偏波ダイバーシチにより、BTS２００
とMS２０２との間の通信リンクにおけるフェードが軽減され、同時にBTS２００
とMS２０２との間の通信に必要な電力量が軽減される。よって、MS２０２の電力
制御は、改善されたフェード削減に関連して動作することが予想される。

【００２８】 これを説明する目的で、MS２０２のアンテナ２０８は、制御機構を持たず、た
とえば、多重経路フェーディング環境で信号を受信する単独のホイップ・アンテ
ナ（固定空間および固定偏波ダイバーシチを多少有する可能性がある）であると
想定する。また、MS２０２は、時間ドメイン内の数PNチップ内で、１．７dBの標
準偏差内にパイロット信号強度測定を行うことができると想定する。閉ループ動
作を、まずIS-95Aに関して説明する。

【００２９】 分方向リンク・パイロット・チャネル，ウォルシュ・コード０が所定の増分値
あるいは段階的方法でBTS PNシーケンスとの位相同期をもって回転される。MS２
０２は、BTS２００のPNシーケンスと同期するので、MS２０２は、特定の時刻にB
TS２００のパイロットにより、どの偏波角度が送信されるかを認識している。差
し込み（puncturing）に頼らずに、パイロット・チャネルの偏波角度が、１つの
CDMA ２０msのトラフィック・フレームの時間中に、１８０度ないし０度のいく
つかの分割部を通じて増分または段階的に変化されることが好ましい。

【００３０】 偏波角度が可変されると、MS２０２は各偏波角度において電力強度測定を行う
。完全なフレーム送信が終了すると、MS２０２は、新しい、より良い送信偏波角
度が検出されたか否かを報告する用意ができる。この角度が発見されると、上記
の応答信号などの強弱型（dim-and-burst type）の信号化メッセージが好ましく
は、BTS２００に送信され、検出されたより良い角度を示す。次にBTS２００は、
MS２０２からの情報を、偏波制御ユニット１１８に対するフィードバックとして
利用し、偏波角度を制御する。あるいは、BTS２００は、この情報を新しい偏波
割当要求として利用し、それにしたがって、そのデータ運搬部のチャネル送信を
特定のMS２０２に調整する。

【００３１】 次に、本発明のある見解による順方向リンク開ループ動作を説明する。種々の
回転パイロット開ループ偏波ダイバーシチ・スキームを、本発明に従い有利に採
用することができる。たとえば、データ運搬部チャネルの線形偏波を、PNシーケ
ンスと同期をとることのできる最速の可能な速度において「ワイパー」方式で前
後に回転することができる。この方法は、CDMA ２０msフレームの個々の部分を
、異なる偏波角度に置き、それによって非全速度送信に関しては、一般的に用い
られるビタービ・アルゴリズムがMS２０２で動作する場合の大きなフレーム消去
をなくすることができる。この方法で、いくつかの信号をヌル状態から抜け出さ
せることができ、それにより残っていたチップ誤差の数を減らすことができる。
さらに、最終的にビタービ・デコーダに送られる信号内の冗長性をより高める。
送信され受信される信号のビットが挟み込まれるので、連続的に損傷を受けるチ
ップが必ずしも連続するデータ・ビットを損傷することにはならない。

【００３２】 このような開ループ構造においては、PNシーケンスと同期状態にあるために偏
波角度を変更することは必要とされないことが、当業者には容易に理解頂けよう
。しかし、偏波角度の変更がPNシーケンスと同期すると、偏波選択受信アンテナ
を有するMS２０２において、より適応的な応答を得ることができる。これは、MS
２０２の受信アンテナの空間フィンガの最良の偏波状態を、BTS２００の最良の
偏波状態と結びつけることになる。複数の空間フィンガを持つ送信リンクの両側
のポアンカレ球面（Poincare sphere）の所定の個別の組の状態間でパイロット
が回転すると、最適なロックインが迅速に得られる（より小さな空間を探すこと
により）。偏波状態が単純に無作為であれば、BTSとMSの対に関して、最適な組
み合わせの偏波状態を体系的に追跡することが可能になる。

【００３３】 次に、本発明の別の見解による逆方向リンク閉ループ動作を説明する。MS２０
２に、図６に示すような線形偏波ダイバーシチ強化アンテナが装備されると、MS
に対する偏波角度の割当を、差し込みを通じて制御ビットを介して逆方向リンク
内で適応的に効率的に送付することができる。これは、IS-95Aにおける電力制御
ビットの送付に類似することが、当業者には理解頂けよう。偏波角度割当に関す
る差し込みの速度は、毎１．２５ms（８００Hz）より小さくなる傾向がある。本
発明のある局面においては、強弱型メッセージを適時用いて、MSの偏波角度を調
整することができる。多重経路環境においては、逆方向チャネルと順方向チャネ
ルとを広く分離して（2G CDMAにおいて４５MHz）、それにより強弱型メッセージ
からの干渉の確率を下げる。

【００３４】 本発明の別の局面により、MS２０２は、それ自身の偏波制御ユニットを利用し
て、採用すべき偏波角度を決定することができる。このような方法の１つは、MS
２０２において電力制御ユニットまたはアルゴリズムに応答する方法である。MS
２０２内の電力制御ユニットは、通常は、深いフェード状況を認識し、それに応
じて送信電力を増大させる。よって、MS２０２は、垂直から１０度だけその送信
アンテナをずらして、電力低減を示す電力制御ビットを観察する。電力が増大さ
れると、MSはその送信アンテナを垂直から１０度他方向に戻す（一種のワイパー
型）。送信アンテナはその後、最小電力出力角度が見つかるまで、垂直偏波角度
の周囲を前後に回転する。必要とされる電力を下げることにより、MS２０２のバ
ッテリ寿命を長くすることができる。

【００３５】 上記の如く、BTS２００は、角度間隔または段階を通じて偏波角度を回転させ
ることができる。この間隔の値は、好ましくは位置決めまたは発生中に同期チャ
ネルから決定される。本発明の局面による別の方法は、角度段階を直接的に割り
当てる方法である。また、多重経路フェーディングにより、最適な角度は、通信
リンクの各端部で必ずしも同じにならない。特定の偏波角度に関する情報を強弱
型メッセージに差し込まれるあるいは挿入される反復音声ブロック内に挿入する
ことができる。

【００３６】 次に、本発明のある見解による逆方向リンク開ループ動作を説明する。本発明
により、開ループ偏波ダイバーシチを、順方向リンクに関して上記に説明したの
と同様の方法で、逆方向リンクに組み込むことができる。しかし、CDMAシステム
では、空間ダイバーシチがすでに通常の逆方向リンクに組み込まれており、その
ために、逆方向リンクに偏波ダイバーシチを加えても順方向リンクの場合ほど大
きく性能が改善されないことが、当業者には理解頂けよう。

【００３７】 本発明は、本発明により利用される強化を行うcdma2000 3G空中インタフェー
スに有利に採用することができる。たとえば、cdma2000 3G空中インタフェース
は、連続的な無線波形式を提供する干渉性MSパイロット逆方向チャネル・インタ
フェースに対応する。また、補助の順方向共通および専用パイロットの両方を含
む補助パイロットにも対応する。補助共通パイロットは、必要に応じて追加する
ことができる。これらの補助共通パイロットは、トラフィック・チャネル・ウォ
ルシュ・コードまたは、データで調節されていないので、より長いウォルシュ・
シーケンスのいずれかを利用することができる。本発明により、補助パイロット
偏波角度を回転することができる。

【００３８】 データ接続を行うcdma2000 3Gシステムにおいては、BTSはMSからの補助パイロ
ット強度リポートを追跡し、各MSの専用制御チャネルとデータおよび音声運搬チ
ャネル偏波角度を最良の被検出角度に調整することができる。cdma2000 3G空中
インタフェースは、各MSからの専用逆方向リンク・パイロット・チャネルも有し
、これを開ループおよび閉ループの両偏波ダイバーシチ・スキームと同様に用い
ることができる。ワイドバンドのデータ送信の場合は、偏波ダイバーシチ・スキ
ームが他のMSのPSMMを考慮して、干渉をなくそうとする。複数のBTSとのソフト
・ハンドオフにそれを含む各専用チャネルは、異なる偏波角度を追跡することが
できる。専用制御チャネルは、２０msと５msのフレームの両方に対応するので、
約１０ms（閉ループ）分解能のダイバーシチ制御が可能になる。

【００３９】 本発明によるパイロット・チャネルの偏波角度の回転は、周知のポアンカレ球
面の赤道部周囲で離散的に進行することと等価である。ポアンカレ球面の説明は
、１９９３年McGraw Hill社発行のJohnson, Rochard C.著「Antenna Engineerin
g Handbook - 3rd Edition」になされる。本発明により、BTSまたは送信機は、
ポアンカレ球面上で任意の偏波状態を合成することができ、MSまたは受信機は、
その受信アンテナの各CDMAフィンガにより異なる偏波状態を追跡することができ
る。システムに関しては、これは、BTSとその近隣により対応される各MSの応対
に関して実行しなければならない。

【００４０】 本発明は、種々の変更および代替の形式が可能であるが、特定の実施例を例と
して図面に示し、詳細に説明した。しかし、本発明は開示される特定の形式に限
定されるものではないことを理解頂きたい。むしろ、本発明は、添付の請求項に
定義される本発明の精神と範囲に入るすべての修正，等価物および代替物を網羅
するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ワイヤレス電気通信システム内の５つのセル例の図であり、セル
の１つには基地局が位置し、他のセルには移動局が位置する。

【図２】 直接経路信号と２つの多重経路信号とを介して通信する、図１の
基地局と移動局の図である。

【図３】 図１に示される移動局について、被受信信号強度を距離に関して
dBmで示すレイリー・パターンの図である。

【図４】 図１の基地局などの送信機と、図１の移動局などの受信機とによ
って構成される本発明による通信システムのブロック図である。

【図５】 本発明のある見解による概略図であって、図４に示される基地局
と移動局の両方が送信する信号の偏波状態が適応的に修正される図である。

【図６】 基地局または移動局で有利に利用されるアンテナ・システムの概
略図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウォルター・エフ・ランドバイ アメリカ合衆国イリノイ州ウィートン、プ レイリー・アベニュー・26・ダブリュー 180 (72)発明者 ポール・ダブリュー・レイチ アメリカ合衆国イリノイ州グレンデール・ ハイツ、ワイアット・レーン2163 Ｆターム(参考） 5K059 AA12 CC03 CC05 DD31

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送信機と受信機との間の通信方法であって： 前記送信機から、所定の偏波状態を有する送信信号を送信する段階； 前記送信信号を前記受信機において受信する段階； 前記受信機において受信される前記送信信号の特性を検出する段階；および 前記被検出特性に基づき、前記送信信号の前記偏波状態を制御する段階； によって構成されることを特徴とする方法。
2. 【請求項２】 前記送信機が基地局であることを特徴とする請求項２１記載
   の方法。
3. 【請求項３】 前記受信機がセルラ電話であることを特徴とする請求項２２
   記載の方法。
4. 【請求項４】 前記送信信号の前記偏波状態を制御する前記段階が、前記送
   信信号の偏波角度を回転する段階によって構成されることを特徴とする請求項２
   １記載の方法。
5. 【請求項５】 偏波角度を回転する前記段階が、線形偏波角度を回転する段
   階によって構成されることを特徴とする請求項２４記載の方法。
6. 【請求項６】 前記偏波状態を制御する前記段階が： 前記受信機において、前記被検出特性を示す応答信号を生成する段階； 前記応答信号を前記受信機に送信する段階；および 前記応答信号に基づき、前記送信信号の前記偏波状態を制御する段階； によって構成されることを特徴とする請求項２１記載の方法。
7. 【請求項７】 符号分割多重接続チャネル法を利用するワイヤレス通信のた
   めの基地局であって： 送信偏波角度を有する送信信号を送信するトランシーバ；および 前記送信偏波角度を回転する送信偏波制御ユニット； によって構成されることを特徴とする基地局。
8. 【請求項８】 前記送信偏波制御ユニットが、約１８０度と約０度との間で
   前記送信偏波角度を回転する送信角度回路によって構成されることを特徴とする
   請求項３２記載の基地局。
9. 【請求項９】 前記送信角度回路が、前記送信偏波角度を実質的に連続して
   回転することを特徴とする請求項３３記載の基地局。
10. 【請求項１０】 前記送信偏波制御ユニットが、前記ワイヤレス通信の品質
    に基づき、前記送信偏波角度を回転することを特徴とする請求項３３記載の基地
    局。