JP2004511142A - アダプティブ・アレイ通信システムにおけるモード切換 - Google Patents

Abstract

アダプティブ・アレイ・システムにおいて選択的な混信軽減（またはヌル制御）を行うための方法および装置。通信デバイスは、典型的にはアダプティブ・アレイを採用し、この通信デバイスと通信する第１のリモート・ユーザ端末についての受信した信号の品質の指示を決定する。通信デバイスは第１のオペレーション・モードを備え、第１のオペレーション・モードでは、少なくとも１つの混信源に対する第１のヌル制御量が通信デバイスによって生成される。さらに通信デバイスは第２のオペレーション・モードも備え、第２のオペレーション・モードは、この少なくとも１つの混信源に関する第２のヌル制御量を生成することを特徴とし、第２のヌル制御量は第１のヌル制御量よりも相対的に多い。通信デバイスは、受信した信号の相対的品質の指示に基づいて第１と第２のオペレーション・モードのうちの一方を選択する。

Description

【０００１】
（発明の分野）
本発明は無線通信システムの分野に関し、より詳細には、通信デバイスの送信モードを選択して性能を改善するための方法およびシステムに関する。
【０００２】
（発明の背景）
通信システムの容量増加における進歩の１つは、リソース共用または多元接続の領域にあった。多元接続技術の例には、符合分割多元接続（ＣＤＭＡ）、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）、および時分割多元接続（ＴＤＭＡ）が含まれる。例えばＴＤＭＡシステムでは、各リモート・ユーザ端末は、他のリモート・ユーザ端末と共用する周波数チャネル中で、ただしそれ自体の（重ならない）タイム・スロット中で、ハブ通信デバイス（例えば基地局）と通信する。したがってＴＤＭＡシステムでは、複数のリモート・ユーザ端末が同じ周波数チャネル内で、ただし重ならないタイム・スロット内で、ハブ通信デバイスと通信することができる。（本明細書では、「チャネル」という語は周波数チャネル、時間チャネル、符合チャネルなど従来の通信チャネルのいずれか１つまたは組合せを指す。）
【０００３】
アンテナは、無線システムで軽視されるコンポーネントの１つであったが、（アダプティブ）アンテナ・アレイおよび「スマート・アンテナ」の分野における比較的最近の進歩は、地理的容量だけでなく、信号対雑音比（ＳＮＲ）、混信低減、指向性、空間ダイバーシティ、電力効率、およびセキュリティでも大きな改善を実現している。したがって、ラジオ通信システム、セルラー・システム、テレビジョン放送、ページング・システム、医療用途などを含め、これらに限定しない多くの様々な無線用途でアンテナ・アレイの採用が提案されている。
【０００４】
アンテナ・アレイは通常、空間的に分離され１つまたは複数のプロセッサに結合されたいくつかのアンテナを含む。アダプティブ・アンテナ・アレイまたは単にアダプティブ・アレイは、アレイ中の各アンテナから受け取った信号を周期的に分析して、１つまたは複数の所望の信号（例えば、セルラー電話機やその他のリモート・ユーザ端末など所望ソース（源）からの信号）と、１つまたは複数の望ましくない信号（例えば、同じまたは隣接する周波数を共用するリモート・ユーザ端末からの混信や、チャネル中で重なる他の無線周波数（ＲＦ）の放射、ジョンソン雑音、マルチパス、他の混信源などからの混信）とを区別する。このようにする際、アダプティブ・アレイ・システムは一般に、アップリンクとダウンリンクの「重み」を計算する。この「重み」は、所望ソースの方向の利得を増大させながら１つまたは複数の混信源の方向の利得を減少させるためにどのように送信するか（ダウンリンク重みの場合）およびどのように受信するか（アップリンク重みの場合）に関する情報を含む。したがって、重み値は、アダプティブ・アレイ・システムについてのアップリンクおよび／またはダウンリンク・ビームフォーミング戦略を意味する。本明細書では、アダプティブ・アレイ・システムはビームを切り換えるか又は適応させる。後者の場合は、信号環境の変化に基づいて適応的に変えられるほぼ無限数のビームフォーミング・パターンがあることを理解されたい。
【０００５】
アダプティブ・アレイ・システムは、空間的に異なるソース（例えば異なる位置にある２つのセルラー・ユーザ・ユニット）を区別できるので、このようなシステムは、「空間処理」システムまたは「空間分割多元接続（ＳＤＭＡ：ｓｐａｔｉａｌ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ）」システムと呼ばれることがある。一般にアダプティブ・アレイ・システムは、単一アンテナ素子システムに比べて相対的に大きな性能改善をもたらす。
【０００６】
図１Ａは、従来技術による、アンテナ・アレイ・システムの放射パターンを簡略化して示した図である。図１Ａに示すシステムでは、アンテナ・アレイ１０が、移動または固定リモート・ユーザ端末（例えばセルラー音声および／またはデータ通信デバイス、無線機能付きＰＤＡなど）等の所望ソース１２に信号を送信し（ダウンリンク）、かつ／あるいは所望ソース１２から信号を受信する（アップリンク）。図示のように、ビームフォーミング・パターン８は、アンテナ・アレイ１０の送信および／または受信の指向性利得パターン（２次元でのみ示す）を表し、増強された利得の領域６、ならびに相対的に最小化された利得すなわち「ヌル」の領域２、およびもう１つの相対的に最小化された利得すなわちヌルの領域４を含む。
【０００７】
ヌル領域２および４は、アダプティブ・アレイおよび「スマート・アンテナ」処理の利点の１つを表す。具体的には、ヌル２および４はそれぞれ、アンテナ・アレイ１０のビームフォーミング・パターンに関して相対的に最小化された利得の領域または方向を表す。したがって、アンテナ・アレイ１０は通常、混信源の方向にヌルを向ける。このために、ヌル２を混信源１４の方に向け、ヌル４を混信源１６の方に向ける。混信源１４および１６はそれぞれ、移動中の車や、アンテナ・アレイ１０または別の通信デバイス（例えばアンテナ・アレイを備える場合と備えない場合のある基地局）と通信する別の移動または固定リモート・ユーザ端末などを表すももので、これは混信を引き起こす場合がある。したがって、ヌル生成は混信の軽減とみなすことができ、各「ヌル領域」は混信軽減領域と呼ぶことができる。
【０００８】
所望ソースの方向の利得を増強し、１つまたは複数の混信源の方向の利得を減少させる（理想的には０にする）ことにより、アンテナ・アレイ１０は、信号を「指向的に」送受信することができ、したがってシステム容量を増加させ、所望ソースに対する混信を低減することなどができる。
【０００９】
図１Ｂは、従来技術による、図１Ａに示したアンテナ・アレイ１０についてのビームフォーミング・パターンのグラフ表現である。図１Ｂでは、アンテナ・アレイ１０の送信（ダウンリンク）と受信（アップリンク）の利得のレベルを縦軸に示し、（空間）方向を横軸に示す。図示のように、ヌル領域２に対応する混信源１４の方向、およびヌル領域４に対応する混信源１６の方向よりも、増強された利得の領域６に対応する所望ソース１２の方向では、相対的により大きな利得となる。
【００１０】
アダプティブ・アレイ・システムのコンテキストでは、ヌルは、増強領域６よりは通常小さいものの何らかのレベルの利得を含むことが多いので、「ヌル」という語は、電磁エネルギー０の領域を意味するとは限らず、それを意味しないことが多いことを理解されたい。理想的には、アダプティブ・アレイを採用する通信デバイスは、０利得を有するヌルを混信源の方に向けることになる。さらに、ヌルの値が０に近づくほど、ヌルは強くまたは「深く」なる。したがって、アンテナ・アレイまたはアダプティブ・アレイ・システムが生成できる「ヌル制御（ｎｕｌｌｉｎｇ）の量」は、ヌルの数とそのようなヌルの強度のうちの一方または両方で定義することができ、したがって、ヌル制御量が多いほど、生成されるヌルの数は多くなり、かつ／あるいは１つまたは複数のヌルは強く／深くなる。例えば、図１Ｂに示すように、ヌル４はヌル２よりも低い利得（および高いヌル制御の強度）を表しているので、ヌル２の方が弱い。
【００１１】
残念ながら、混信軽減（または「ヌル制御」）を実施すると、アンテナ・アレイ・システムの送信および／または受信の全電力が概して低下する。一般に、アダプティブ・アレイが生成できるヌルの数は限られている。例えば、アンテナ・アレイを採用する基地局が、相対的に最大化された電力を所望リモート・ユーザ端末に向け、したがってわずかなヌルしか生成しないか、ヌルを生成しないか、より弱い強度のヌルを生成する場合、この基地局または別の基地局と通信する他のリモート・ユーザ端末は、相対的に高い送信電力が所望ソースとの通信に使用されているせいで混信を受けることがある。この混信は、１つまたは複数の基地局が空間チャネルをサポートするシステムでは特に問題である。すなわちこれは、２つ以上のリモート・ユーザ端末が基地局と通信するために同時に同じ搬送波周波数および／またはタイム・スロットを共用することができるときである。一方、基地局が、例えば相対的に多量のヌル制御を実施するために、相対的に低い利得を所望リモート・ユーザ端末に向けるダウンリンク・ビームフォーミング戦略を用いる場合は、他のソースに対する混信は減少しても、所望リモート・ユーザ端末は基地局からの送信電力が不十分なためフェージングまたは他のタイプの性能低下をこうむることがある。
【００１２】
したがって、アダプティブ・アレイ・システムにおける混信軽減の実施に関連する前述のまたは他の影響を克服する方法およびシステムが必要とされている。
【００１３】
（発明の概要）
本発明は、アダプティブ・アレイ・システムにおいて選択的な混信軽減（またはヌル制御）を行うための方法および装置に関する。本発明の一実施形態によれば、通信デバイスは、典型的にはアダプティブ・アレイを採用し、この通信デバイスと通信する第１のリモート・ユーザ端末についての受信した信号の品質の指示を決定する。通信デバイスは第１のオペレーション・モードを備え、第１のオペレーション・モードでは、少なくとも１つの混信源に対する第１のヌル制御量が通信デバイスによって生成される。さらに通信デバイスは第２のオペレーション・モードも備える。第２のオペレーション・モードは、この少なくとも１つの混信源に関する第２のヌル制御量を生成することを特徴とし、第２のヌル制御量は第１のヌル制御量よりも相対的に多い。通信デバイスは、受信した信号の相対的品質の指示に基づいて第１と第２のオペレーション・モードのうちの一方を選択する。
【００１４】
（詳細な説明）
本発明は、少なくとも１つのリモート・ユーザ端末と少なくとも１つのハブ通信デバイスとの間の通信品質の決定に基づいて選択的に混信軽減（または「ヌル制御」）を実施するための方法および装置を提供する。
【００１５】
本発明が様々なタイプの無線アーキテクチャおよび用途で利用できることは理解されるであろう。例えば本発明は、時分割二重（ＴＤＤ）または周波数分割二重（ＦＤＤ）システムや、その他の無線アーキテクチャで利用することができる。同様に本発明は、ＴＤＭＡ、ＣＤＭＡ、および／またはＦＤＭＡ接続プロトコルに採用することもできる。一実施形態では、本発明はパーソナル・ハンディホン・システム（ＰＨＳ）で採用される。他の実施形態では、本発明は、必ずしもセルラー・システムに限らず様々なタイプの無線システムで採用することができる。
【００１６】
本明細書では、「基地局」は、１つまたは複数のリモート・ユーザ端末からの信号を同時に処理することができとういう意味でリモート・ユーザ端末と異なるだけで、通常はネットワーク（例えば公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）、インターネット、ならびに／あるいは、その他の音声および／またはデータ・ネットワーク）に結合されている。ただし本発明は、１つのタイプの無線通信システムまたはデバイスに限定されず、アンテナ・アレイを利用して「指向性の」混信軽減（またはヌル制御）を実施する様々な無線用途に使用することができる。アダプティブ・アレイを備える基地局に関して本発明の一実施形態を述べるが、１つまたは複数のリモート・ユーザ端末がアンテナ・アレイを備えてもよいことを理解されたい。したがって、本発明の方法および装置は、少なくとも部分的にリモート・ユーザ端末によって実施することもできる。
【００１７】
図２は、本発明の一実施形態による、適応的な混信軽減機構を採用したアダプティブ・アレイ・システムのブロック図である。図示のように、システム２０は一実施形態で基地局の一部とすることができ、アンテナ・アレイ２２を備えている。アンテナ・アレイ２２はいくつかのアンテナ素子を含む。アンテナ・アレイ２２は、ダウンリンク信号をリモート・ユーザ端末に送信し、アップリンク信号をリモート・ユーザ端末から受信するのに使用される。当然ながら、システム２０はいくつかのリモート・ユーザ端末と通信することができ、したがって、リモート・ユーザ端末またはその他の信号源にそれぞれ関連するいくつかの信号を処理することができる。さらに、システム２０は、無線通信ネットワーク内にあるいくつかの基地局それぞれの中で採用することができ、各基地局は所与のチャネル・セットを使用して、所与の地理領域内のリモート・ユーザ端末ユニットと通信する。このようなリモート・ユーザ端末は固定でも移動でもよく、システム２０と音声および／またはデータを通信することができる。
【００１８】
図２に示すように、アンテナ・アレイ２２の各アンテナ素子は、電力増幅器（ＰＡ）および低雑音増幅器（ＬＮＡ）２４に結合される。各アンテナ素子のＰＡ／ＬＮＡ２４は、受信した（アップリンク）信号および／または送信する（ダウンリンク）信号を増幅する。図示のように、各ＰＡ／ＬＮＡ２４は、ダウンコンバータ２６およびアップコンバータ２８に結合される。ダウンコンバータ２６は、搬送波周波数でアンテナ・アレイ２２によって受信された「生」信号を受信（Ｒｘ）ベースバンド信号に変換し、ベースバンド・プロセッサ（モデム・ボードとも呼ばれる）３０に提供する。アップコンバータ２８は逆に、ベースバンド・プロセッサ３０から提供された送信（Ｔｘ）ベースバンド信号を搬送波周波数送信信号に変換し、ＰＡ／ＬＮＡ２４に提供して、（例えばリモート・ユーザ端末に）送信できるようにする。図示していないが、ダウンコンバータ２６とベースバンド・プロセッサ３０の間、およびアップコンバータ２８とベースバンド・プロセッサ３０の間に、アナログ・ディジタル変換（ＡＤＣ）回路やディジタル・アナログ変換（ＤＡＣ）回路がそれぞれ結合されていてもよい。
【００１９】
ベースバンド・プロセッサ３０は通常、受信（アップリンク）信号および送信（ダウンリンク）信号を容易に処理するためのハードウェア（例えば回路）および／またはソフトウェア（例えば、データ記憶媒体／デバイスに記憶された、機械実行可能コード／命令）を含む。図２に示す本発明の実施形態によれば、ベースバンド・プロセッサ３０は受信信号をフィルタリングするために（システム２０と通信している２つ以上のリモート・ユーザ端末のアップリンク信号間の混信を低減する目的で）、少なくとも１つの狭帯域フィルタ３６を備える。狭帯域フィルタ３６からのフィルタリング済み信号は空間プロセッサ３８に提供される。
【００２０】
空間プロセッサ３８は通常、空間的または時空的な処理を容易にするための少なくとも１つの汎用プロセッサおよび／またはディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を含む。したがって空間プロセッサ３８は、１つまたは複数のダウンリンク信号の時空特性に基づいて、空間的に選択可能な方式で１つまたは複数のリモート・ユーザ端末との間で信号を送受信することができる。それにより、一実施形態では、２つ以上のリモート・ユーザ端末が同時に同じ搬送波周波数チャネルを占めることができ、しかもそれらの固有の空間特性または時空特性に基づいてシステム２０によって区別可能である。空間特性の一つの例は到着方向（ＤＯＡ：ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ａｒｒｉｖａｌ）または到着角度（ＡＯＡ：ａｎｇｌｅ ｏｆ ａｒｉｖａｌ）である。アダプティブ・アレイの技術分野で知られている他のタイプの空間特性を本発明に関して採用することもできる。
【００２１】
一般にアンテナ・アレイ２２は、システム２０と所望ソース、例えばリモート・ユーザ端末との間の信号転送を容易にする。例えばアンテナ・アレイは、リモート・ユーザ端末にダウンリンク信号を送信し、リモート・ユーザ端末からアップリンク信号を受信する。プロセッサ３８は、（所望の）リモート・ユーザ端末からのアップリンク信号の空間特性、ならびに１つまたは複数の混信源の空間特性を決定する。システム２０は、このような特性に基づいてビームフォーミングを実施して、所望リモート・ユーザ端末の方向の利得を増強し、１つまたは複数の混信源の方向の利得を相対的に最小化（ヌル制御）する。
【００２２】
図２に示すように、空間プロセッサ３８はさらに、復調器およびエラー制御ユニット４０に結合されている。ユニット４０は、「抽出された」または「所望の」信号または信号セットを空間プロセッサ３８から受け取り、抽出された信号をネットワーク・プロセッサ３２に出力する。ユニット４０は、エラー訂正を実施し、パケット・オーバーヘッドを提供し、かつ／またはその他の処理を実施した後で、アップリンク情報をディジタル・データの形でネットワーク・プロセッサ３２に出力することができる。
【００２３】
ネットワーク・プロセッサ３２は、システム２０の一部を構成する場合とそうでない場合があるが、システム２０と外部ネットワーク３４との間の情報転送を容易にする。例えば、リモート・ユーザ端末にはセルラー電話機、双方向ページャ、または、そのユーザがリモート位置のハードワイヤード電話機ユーザと通信するその他の通信デバイスを含めることができる。この場合、ネットワーク・インタフェース・プロセッサ３２は、リモート・ユーザ端末とネットワーク３４との間の信号ルーティングを容易にするための処理を実施する。この例では、ネットワーク３４には公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）、インターネット、ならびに／あるいは、その他の音声および／またはデータ・ネットワークを含めることができる。同様に、リモート・ユーザ端末には、コンピューティング・デバイス（例えばポータブル・ディジタル・アシスタント、ラップトップ／ノートブック・コンピュータ、コンピューティング・セルラー電話ハンドセットなど）ならびにウェブブラウザを含めることができ、その場合、ネットワーク３４はインターネットを表し、ネットワーク・インタフェース・プロセッサは、リモート・ユーザ端末（システム２０を介した）と、インターネットに接続された１つまたは複数のサーバまたはその他のデータ処理システムとの間で容易に通信できるようにする。したがって、システム２０（およびそれと通信する１つまたは複数のリモート・ユーザ端末）と外部ネットワーク３４との間で、音声および／またはデータ（例えばビデオ、オーディオ、グラフィックス、テキストなど）を転送することができる。
【００２４】
本発明の一実施形態によれば、システム２０は、（所望の）リモート・ユーザ端末についての受信品質の決定に基づく適応的かつ選択的なヌル制御機構を提供する。所望リモート・ユーザ端末に関する受信品質の決定は、システム２０からリモート・ユーザ端末に送信されたダウンリンク信号をリモート・ユーザ端末が直接的に測定することに基づくことができ、あるいは、リモート・ユーザ端末からシステム２０に送信されたアップリンク信号をシステム２０がより間接的に測定することに基づくことができる。例えばリモート・ユーザ端末は、システム２０から送信されたダウンリンク信号の受信信号の強度を測定し、その測定した受信した信号の品質を、リモート・ユーザ端末からシステム２０に送信するアップリンク信号に含まれる情報として、システム２０に示すことができる。本発明の代替実施形態では、受信信号強度（ＲＳＳＩ）を用いることもでき、かつ／あるいは、信号の品質または強度に関する１つまたは複数の測定値（例えば信号対雑音比、ビット・エラー・レート、または他の何らかの受信信号品質指示に基づくもの）を用いることもできることを理解されたい。
【００２５】
一方、システム２０は、リモート・ユーザ端末から送信されたアップリンク信号の受信強度または他の品質を測定するための測定回路を備えることができ、システム２０が受信したアップリンク信号のこのような測定値を、リモート・ユーザ端末についての（ダウンリンク）受信した信号の品質の間接的な推定値として用いることができる。言い換えれば、システム２０と、システム２０と通信するリモート・ユーザ端末との一方または両方が、リモート・ユーザ端末の受信品質を測定または他の方法で決定することができる。さらに、このような受信品質は、信号対雑音比（ＳＮＲ）、１ビットあたりのエネルギーを雑音プラス混信スペクトル密度で割った値（Ｅ_ｂ／Ｎ_０）、受信信号強度指示（ＲＳＳＩ）、信号対混信プラス雑音比（ＳＩＮＲ）、ビット・エラー・レート（ＢＥＲ）などを含む、これらに限定しない様々な信号品質指示のうちの１つまたは組合せに基づいて、リモート・ユーザ端末および／またはシステム２０が決定することができる。
【００２６】
本発明の一実施形態によれば、システム２０は、リモート・ユーザ端末についての受信した信号の品質の指示に基づいてオペレーション・モードを選択して、所望のリモート・ユーザ端末に向けて適切な送信利得および／または受信利得を与え、１つまたは複数の混信源に向けて相対的に最適な混信軽減（またはヌル制御）の提供を試みる。一実施形態では、（所望の）リモート・ユーザ端末の受信した信号の品質が例えばしきい値と比較して相対的に劣る場合は、システム２０は第１のモードで動作することになり、１つまたは複数の混信源に向けるために相対的に少量のヌル制御を生成する。混信源には、システム２０または他の何らかの基地局と通信している１つまたは複数のリモート・ユーザ端末を含めることができる。一方、リモート・ユーザ端末の受信した信号の品質がしきい値と比較して相対的に高い場合は、システム２０は第２のモードで動作し、ヌル制御量は第１のモードに比べて多い。一実施形態では、この第２のモードでヌル制御量を増加させることができるだけでなく、所望リモート・ユーザ端末に対するシステム２０の全送信電力を低下させて、他のリモート・ユーザ端末または他のソースに対する混信をさらに減少させることもできる。所望リモート・ユーザ端末に向ける送信電力の決定、および／あるいは１つまたは複数の混信源に向けるヌル制御量の決定を含めて、第１と第２のモード間の決定に使用されるしきい値は、データ通信によってサポートされるシステムにおける最大許容ＢＥＲなど、本発明が採用される際の特定のシステム制約に応じてしかるべく選択することができる。
【００２７】
例えば、システム２０が空間チャネルをサポートし、それにより２つ以上のリモート・ユーザ端末が同じ搬送波周波数チャネル上および／またはタイム・スロット上でシステム２０と通信することのできる一実施形態では、第１と第２のモード間で選択することにより、２つのリモート・ユーザ端末に関する同一チャネル混信を大きく低減することができ、かつ、所望リモート・ユーザ端末が十分な電力でダウンリンク信号を受信することは概して保証される。
【００２８】
本発明の一実施形態では、システム２０は、システム２０との間で信号が転送されるたびに、または所定の時間間隔で、（所望の）リモート・ユーザ端末の受信品質の変化に適応することができる。例えば、これらの間で信号が転送されるたびにリモート・ユーザ端末の受信した信号の品質を決定することができ、それに基づいて、システム２０は２つのモードの一方で動作することができる。一方、何らかの一定時間間隔で（例えば所与の数のアップリンクおよび／またはダウンリンク転送の後で）、受信した信号の品質を決定して適切なモードを選択することもできる。
【００２９】
図３は、本発明の一実施形態による、リモート・ユーザ端末と例えば基地局など別の通信デバイスとの間の通信品質の決定に基づいて選択的に混信軽減を実施する方法の流れ図である。
【００３０】
ブロック５０で、リモート・ユーザ端末と通信デバイスとの間で１つまたは複数の信号を転送する。この実施形態では、通信デバイスはアンテナ・アレイを採用した基地局である。
【００３１】
ブロック５２で、基地局は、転送された信号に基づいてリモート・ユーザ端末と通信デバイスとの間の通信品質を決定する。具体的には、基地局は、リモート・ユーザ端末の相対的な受信品質を直接的または間接的に決定する。例えばＣＤＭＡシステムでは、通常、基地局間のハンドオフがリモート・ユーザ端末によって補佐される。リモート・ユーザ端末は、１つまたは複数の基地局から受信した信号の信号品質を測定し、これらの測定値を、現在通信している相手側の基地局に報告することができる。
【００３２】
一方、リモート・ユーザ端末は、基地局からの少なくとも１つのダウンリンク信号を測定することによって直接的に通信品質を決定することもできる。例えば、ＩＳ−９５ＣＤＭＡエア・インタフェース標準を利用する本発明の一実施形態では、リモート・ユーザ端末で受信される信号強度を報告するために、パイロット測定要求命令メッセージ（ＰＭＲＯＭ：Ｐｉｌｏｔ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｒｅｑｕｅｓｔ Ｏｒｄｅｒ Ｍｅｓｓａｇｅ）と呼ばれるプロトコルが提供される。基地局がパイロット・チャネル上でＰＭＲＯＭを送信すると、リモート・ユーザ端末はパイロット強度測定メッセージ（ＰＳＭＭ：Ｐｉｌｏｔ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｍｅｓｓａｇｅ）で応答する。ＰＳＭＭは、リモート・ユーザ端末で測定された、ＰＭＲＯＭ中で識別されるパイロット・チャネルの信号強度の測定値を含む。この実施形態では、基地局は、２つ以上のオペレーション・モード間で選択する基準として、この直接的に測定された信号強度を用いることができる。
【００３３】
ブロック５４で、基地局は通信品質をしきい値と比較する。リモート・ユーザ端末がその受信した信号の品質を直接的に測定する代替実施形態では、リモート・ユーザ端末はその品質をしきい値と比較して、比較結果を、例えば第１のモードで動作するか第２のモードで動作するかを基地局に指示するデータとして基地局に提供すればよい。したがって、リモート・ユーザ端末の受信した信号の品質をリモート・ユーザ端末が直接的に測定すること、または基地局が間接的に測定することができるだけでなく、このような品質に基づくオペレーション・モードの指示、さらにはその選択を、リモート・ユーザ端末または基地局によって行うこともできることを理解されたい。
【００３４】
ブロック５６で、基地局は、比較に基づいて選択的に混信軽減を実施する。言い換えれば、リモート・ユーザ端末についての受信した信号の品質の指示に基づいて、基地局は、所望リモート・ユーザ端末に向けて相対的に適切な送信利得および／または受信利得を提供するとともに、１つまたは複数の混信源に向けて相対的に最適な混信軽減（またはヌル制御）の提供を試みるように、オペレーション・モードを選択する。一実施形態では、（所望の）リモート・ユーザ端末の受信した信号の品質が例えばしきい値と比較して相対的に劣る場合は、基地局は第１のモードで動作することになり、相対的にヌル制御を少なくさらにはゼロにする。一方、リモート・ユーザ端末の受信した信号の品質が相対的に高い場合は、基地局は第２のモードで動作することになり、ヌル制御量は第１のモードに比べて多くする。一実施形態では、この第２のモードでヌル制御量を増加させることができるだけでなく、所望リモート・ユーザ端末に対するシステム２０の全送信電力を低下させて、他のリモート・ユーザ端末または他のソースに対する混信をさらに減少させることもできる。
【００３５】
したがって本発明の一実施形態では、基地局は、リモート・ユーザ端末またはその他の所望ソースと通信するとき、リモート・ユーザ端末にダウンリンク信号を送信するダウンリンク送信モードを複数のダウンリンク送信モードから選択的に決定する。
【００３６】
第１のモードでは、基地局は、最大またはほぼ最大の電力を所望ソースに向けるとともに１つまたは複数の混信源に向けたヌル制御の量を相対的に減衰させるように、ダウンリンク送信を最適化することができる。しかしこの第１のモードは、他のリモート・ユーザ端末に対する混信の増大を引き起こすことがある。２つ以上のリモート・ユーザ端末が時間チャネルおよび周波数チャネルを共用できるが空間チャネルに基づいて基地局によって区別される本発明の一実施形態では、この第１のオペレーション・モードは、このような１つまたは複数のリモート・ユーザ端末に対して同一チャネル混信を引き起こすことがある。したがって、第１のオペレーション・モードでは、所望リモート・ユーザ端末に最も強力な信号が提供され、送信側基地局の範囲内にある他のリモート・ユーザ端末は相対的に高レベルの同一チャネル（さらには隣接チャネル）混信を受けることがある。
【００３７】
第２のオペレーション・モードでは、基地局は、相対的に低い利得を所望リモート・ユーザ端末に向け、第１のモードに比べてヌル制御量を増加するように、ビームフォーミングを実施することができる。基地局は、より小さい電力をリモート・ユーザ端末に送信することになるが、２つのモード間の選択に使用されるしきい値に応じて、通常はこのような電力でも十分となる。さらにこの第２のオペレーション・モードでは、他のリモート・ユーザ端末が受ける混信は、最大の全電力が所望リモート・ユーザ端末に向けられて相対的に少量のヌル制御が実施される第１のオペレーション・モードで受ける混信よりも相対的に少ない。
【００３８】
本発明の別の実施形態では、基地局は、第２の基地局と通信する１つまたは複数のリモート・ユーザ端末に向けたヌルを生成することができる。したがって第１の基地局は、他の基地局または他の通信デバイスと通信する「動いている」リモート・ユーザ端末が受ける混信の影響を減少させることができる。基地局は、動いているリモート・ユーザ端末の送信をリスンすることにより、それらの端末の方向を決定することができる。
【００３９】
本発明の様々な実施形態で、述べたモードに加えていくつかのモードを採用することもできることは理解されるであろう。例えば、各モードは、アンテナ・アレイを採用する基地局またはその他の通信デバイスから１つまたは複数の混信源に向けられる様々な程度のヌル制御、および／または、基地局から所望リモート・ユーザ端末に向けられる様々な程度の総電力送達を提供するものとすることができる。様々な程度のヌル制御、および／または所望リモート・ユーザ端末への送信電力は、一般に、リモート・ユーザ端末によって直接的に測定されるか基地局によって間接的に測定される、リモート・ユーザ端末が受ける通信品質（例えば信号強度）によって決まることになる。この実施形態では、通信品質が高いほど、基地局によって生成される混信軽減領域の大きさまたは数は大きくなる。したがって、いくつかのモードを提供することができ、各モードは様々な量のヌル制御および／または電力配信を表し、少なくとも１つのリモート・ユーザ端末についての様々な受信品質のしきい値に応じたものとすることができる。
【００４０】
各図に示し以上に述べた各要素は、ハードウェア、ソフトウェア、またはこれらの組合せにおいて実現できることは理解されるであろう。例えば一実施形態では、プロセッサ（例えばディジタル信号プロセッサ、汎用マイクロプロセッサ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、これらの組合せなど）が、複数のリモート・ユーザ端末に関連するアップリンク信号の間にオフセットを生じさせるため、かつこのようなオフセットに基づいて当該リモート・ユーザを区別するための、１つまたは複数のルーチンを実行するように構成される。これに加えて、またはこれに代えて、タップ付き遅延線などの遅延回路を使用して、各ダウンリンク信号を相互に対して相対的に遅延させ、それによってアップリンク信号間に相対的なオフセットを生じさせることもできる。本発明は一実施形態で、ソフトウェア中でのみ採用して、アップリンク信号送信間にオフセットを生じさせるためのソフトウェア・モジュールと、アップリンク信号間に生じた相対的なオフセットに基づいてそれらの信号を区別するための別のソフトウェア・モジュールとを含むこともできることを理解されたい。このようなソフトウェア・モジュールは、１つまたは複数の汎用プロセッサまたはディジタル信号プロセッサやその他のデータ処理デバイスなど実行回路によってアクセス可能なデータ記憶媒体に記憶することができる。したがって、各図に示し本明細書に述べた本発明の方法および要素は、ハードウェア（例えば回路）、ソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアの組合せによって実現できることを理解されたい。
【００４１】
本発明をいくつかの実施形態に関して述べたが、頭記の特許請求の範囲によって最もよく理解される本発明の趣旨および範囲を逸脱することなく様々な改変および修正が可能であることは理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】
Ａ：従来技術による、アンテナ・アレイ・システムの放射パターンを簡略化して示す図である。
Ｂ：従来技術による、図１Ａに示したアンテナ・アレイ１０についてのビームフォーミング・パターンのグラフ表現である。
【図２】
本発明の一実施形態による、適応的な混信軽減機構を採用したアダプティブ・アレイ・システムのブロック図である。
【図３】
本発明の一実施形態による、リモート・ユーザ端末と例えば基地局などの通信デバイスとの間の通信品質の決定に基づいて選択的に混信軽減を実施する方法の流れ図である。

Claims (36)

1. 無線通信システムにおける、
   アンテナ・アレイを採用した通信デバイスと通信する第１のリモート・ユーザ端末についての受信した信号の品質の指示を得、
   前記通信デバイスに関する、少なくとも１つの混信源に対する第１のヌル制御量を生成する第１のオペレーション・モードを用意し、
   前記通信デバイスに関する、前記第１のヌル制御量よりも相対的に多い、前記少なくとも１つの混信源に対する第２のヌル制御量を提供することを特徴とする第２のオペレーション・モードを用意し、
   前記指示に基づいて前記通信デバイスが前記第１と前記第２のモードのうちの一方で動作すること
   を含む方法。
2. 前記ヌル制御量が、前記通信デバイスによって生成されるヌルの量で定義され、したがって前記第２のオペレーション・モードで生成されるヌルの量が、前記第１のオペレーション・モードで生成されるヌルの量よりも多い請求項１に記載の方法。
3. 前記ヌル制御量が、前記通信デバイスによって生成される少なくとも１つのヌルの強度で定義され、したがって前記第２のオペレーション・モードで生成される少なくとも１つのヌルの強度が、前記第１のオペレーション・モードで生成される前記少なくとも１つのヌルの強度よりも強い請求項１に記載の方法。
4. 前記ヌル制御量が、前記第１および第２の各オペレーション・モードで生成されるヌルの数と、前記第１および第２のオペレーション・モードで生成される少なくとも１つのヌルの強度との両方で定義される請求項１に記載の方法。
5. 前記指示が、前記通信デバイスから前記第１のリモート・ユーザ端末に送信されるダウンリンク信号の相対的な信号強度で定義され、前記相対的な信号強度が前記第１のリモート・ユーザ端末によって測定される請求項１に記載の方法。
6. 前記指示が、前記第１のリモート・ユーザ端末から前記通信デバイスに送信されるアップリンク信号の相対的な信号強度で定義され、前記相対的な信号強度が前記通信デバイスによって測定される請求項１に記載の方法。
7. 前記第１のリモート・ユーザ端末が、アップリンク信号に含まれる情報として前記指示を前記通信デバイスに提供することをさらに含む請求項５に記載の方法。
8. 前記第１の混信源が、前記通信デバイスと通信する第２のリモート・ユーザ端末を含む請求項１に記載の方法。
9. 前記第１の混信源が第２のリモート・ユーザ端末を含み、前記通信デバイスが、通信ネットワークに結合された第１の基地局を含み、前記第２のリモート・ユーザ端末が、前記ネットワークに結合された第２の基地局と通信する請求項１に記載の方法。
10. 前記指示を所定の時間間隔で決定することをさらに含む請求項１に記載の方法。
11. 前記通信デバイスが、前記第１のリモート・ユーザ端末からアップリンク信号を受信したときに前記指示を決定することをさらに含む請求項１に記載の方法。
12. 前記第１のリモート・ユーザ端末が前記通信デバイスから複数のダウンリンク信号を受信すること、および、
    前記第１のリモート・ユーザ端末が、前記複数のダウンリンク信号それぞれについて前記指示を前記通信デバイスに送信することをさらに含む請求項１に記載の方法。
13. 前記第１および第２のリモート・ユーザ端末が、搬送波周波数を構成する通信チャネルを同時に共用することをさらに含む請求項８に記載の方法。
14. 前記第１および第２のリモート・ユーザ端末が、搬送波周波数を構成する通信チャネルを同時に共用することをさらに含む請求項９に記載の方法。
15. 前記第１および第２のリモート・ユーザ端末が、隣接する通信チャネルを同時に使用することをさらに含む請求項８に記載の方法。
16. 通信デバイスであって、
    その通信デバイスと通信する第１のリモート・ユーザ端末とアップリンク信号およびダウンリンク信号を転送し、少なくとも１つの混信源をヌル制御するためのアンテナ・アレイと、
    前記アンテナ・アレイに結合され、前記第１のリモート・ユーザ端末と前記通信デバイスとの間で転送される前記アップリンク信号およびダウンリンク信号を処理するプロセッサと、
    前記プロセッサに結合され、前記第１のリモート・ユーザ端末の受信品質がしきい値よりも低いときは前記通信デバイスに関する第１のオペレーション・モードを選択し、前記第１のリモート・ユーザ端末の受信品質がしきい値よりも高いときは前記通信デバイスに関する第２のオペレーション・モードを選択するセレクタとを備え、前記第２のオペレーション・モードは、前記第１のオペレーション・モードで前記混信源に向けるヌル制御の量に比べて多くのヌル制御量を前記混信源に向けて提供することを特徴とする通信デバイス。
17. 前記第１のリモート・ユーザ端末についての受信品質を、前記アンテナ・アレイによって前記第１のリモート・ユーザ端末から受信されたアップリンク信号の測定強度に応じて決定するための信号品質測定ユニットをさらに備える請求項１６に記載の通信デバイス。
18. 前記第１のリモート・ユーザ端末が、前記通信デバイスから受信したダウンリンク信号の受信品質を決定するための信号品質測定ユニットを備える請求項１６に記載の通信デバイス。
19. 前記ヌル制御量が、前記第１および第２のオペレーション・モードで前記通信デバイスによって生成されるヌルの数で定義され、したがって前記第２のオペレーション・モードで前記通信デバイスによって生成されるヌルの数が、前記第１のオペレーション・モードで前記通信デバイスによって生成されるヌルの数よりも多い請求項１６に記載の通信デバイス。
20. 前記ヌル制御量が、前記第１および第２のオペレーション・モードで前記通信デバイスによって生成される少なくとも１つのヌルの強度で定義され、したがって前記通信デバイスによって生成される前記少なくとも１つのヌルの強度が、前記第１のオペレーション・モードで前記通信デバイスによって生成される前記少なくとも１つのヌルの強度よりも強い請求項１６に記載の通信デバイス。
21. 混信源が、チャネルを占める第２のリモート・ユーザ端末を含み、前記チャネルが前記第１のリモート・ユーザ端末と前記第２のリモート・ユーザ端末との間の通信に対する混信を引き起こす請求項１６に記載の通信デバイス。
22. 機械実行可能命令が記憶された機械可読媒体であって、前記命令は、機械によって実行されたとき、
    アンテナ・アレイを採用した通信デバイスと通信する第１のリモート・ユーザ端末についての受信した信号の品質の指示を決定し、
    前記通信デバイスに関する、少なくとも１つの混信源に対する第１のヌル制御量を生成する第１のオペレーション・モードを用意し、
    前記通信デバイスに関する、前記少なくとも１つの混信源に対する、前記第１のヌル制御量よりも相対的に多い第２のヌル制御量を提供することを特徴とする第２のオペレーション・モードを用意し、
    前記指示に基づいて前記通信デバイスが前記第１と前記第２のオペレーション・モードのうちの一方を選択することを含む方法を
    機械に実施させる機械可読媒体。
23. 前記ヌル制御量が、前記通信デバイスによって生成されるヌルの量で定義され、したがって前記第２のオペレーション・モードで生成されるヌルの量が、前記第１のオペレーション・モードで生成されるヌルの量よりも多い請求項２２に記載の機械可読媒体。
24. 前記ヌル制御量が、前記通信デバイスによって生成される少なくとも１つのヌルの強度で定義され、したがって前記第２のオペレーション・モードで生成される少なくとも１つのヌルの強度が、前記第１のオペレーション・モードで生成される前記少なくとも１つのヌルの強度よりも強い請求項２２に記載の機械可読媒体。
25. 前記ヌル制御量が、前記第１および第２の各オペレーション・モードで生成されるヌルの数と、前記第１および第２のオペレーション・モードで生成される少なくとも１つのヌルの強度との両方で定義される請求項２２に記載の機械可読媒体。
26. 前記指示が、前記通信デバイスから前記第１のリモート・ユーザ端末に送信されるダウンリンク信号の相対的な信号強度で定義され、前記相対的な信号強度が前記第１のリモート・ユーザ端末によって測定される請求項２２に記載の機械可読媒体。
27. 前記指示が、前記第１のリモート・ユーザ端末から前記通信デバイスに送信されるアップリンク信号の相対的な信号強度で定義され、前記相対的な信号強度が前記通信デバイスによって測定される請求項２２に記載の機械可読媒体。
28. 前記方法はさらに、
    前記第１のリモート・ユーザ端末が、アップリンク信号に含まれる情報として前記指示を前記通信デバイスに提供することを含む請求項２６に記載の機械可読媒体。
29. 前記第１の混信源が、前記通信デバイスと通信する第２のリモート・ユーザ端末を含む請求項２２に記載の機械可読媒体。
30. 前記第１の混信源が第２のリモート・ユーザ端末を含み、前記通信デバイスが、通信ネットワークに結合された第１の基地局を含み、前記第２のリモート・ユーザ端末が、前記ネットワークに結合された第２の基地局と通信する請求項２２に記載の方法。
31. 前記方法はさらに、
    前記指示を所定の時間間隔で決定することを含む請求項２２に記載の機械可読媒体。
32. 前記方法はさらに、
    前記通信デバイスが、前記第１のリモート・ユーザ端末からアップリンク信号を受信したときに前記指示を決定することを含む請求項２２に記載の機械可読媒体。
33. 前記方法はさらに、
    前記第１のリモート・ユーザ端末が前記通信デバイスから複数のダウンリンク信号を受信すること、および、
    前記第１のリモート・ユーザ端末が、前記複数のダウンリンク信号それぞれについて前記指示を前記通信デバイスに送信することを含む請求項２２に記載の機械可読媒体。
34. 前記方法はさらに、
    前記第１および第２のリモート・ユーザ端末が、搬送波周波数を構成する通信チャネルを同時に共用することを含む請求項２９に記載の機械可読媒体。
35. 前記方法はさらに、
    前記第１および第２のリモート・ユーザ端末が、搬送波周波数を構成する通信チャネルを同時に共用することを含む請求項３０に記載の機械可読媒体。
36. 前記方法はさらに、
    前記第１および第２のリモート・ユーザ端末が、隣接する通信チャネルを同時に使用することを含む請求項２９に記載の機械可読媒体。

Images