JP2009519686A - 順方向リンクの偏波の最適化 - Google Patents

Abstract

公称上の線状アンテナを有する無線通信装置によって、２つの伝送信号偏波のうちのどちらが最も良好に受信されるかを、ゲートウェイが動的に判定することを可能にする機構である。異なる偏波を有し、直交符号化された、第１のパイロット信号および第２のパイロット信号が、通信装置に送信される。通信装置は、第１および第２のパイロット信号の相対的または絶対的な信号強度を判定し、この情報をゲートウェイに送信する。ゲートウェイは、次に、コンテンツ運搬信号を通信装置に送信するために、最も強い関連する信号強度を有する偏波を選択する。あるいは、通信装置は、さらに、第１および第２のパイロット信号の間の位相差を判定して、この情報をゲートウェイに送信してもよい。ゲートウェイは、次に、通信装置の偏波の向きを近似するように、比例的な量の信号電力を第１および第２の偏波のそれぞれで使用し、かつ適切な位相調整を使用して、コンテンツ運搬信号を送信できる。

Description

［分野］
本発明は、一般に無線通信システムに関し、より具体的には、ゲートウェイから単一の偏波アンテナを有する無線通信装置への順方向リンク信号伝送に関する。

［背景技術］
無線通信システムの急速な発展は、人々が移動中や旅行中に接続を維持することを可能にした。一般に、無線通信装置（例えば、無線電話）を、その他の通信装置（例えば、その他の無線電話）に無線でつなぐために、陸上基地局が配置される。しかし、農村部や人口が少ない地域において基地局を配置することは、多くの場合経済的ではなく、また実現も不可能である。そのような状況では、衛星ベースの無線通信装置（例えば、衛星電話）が、地上基地局の必要なしに通信リンクを提供することが可能である。地球を周回する１つ以上の対地同期衛星または静止衛星が、１つ以上の無線通信装置（例えば、衛星電話）と通信するために配置される場合がある。

ゲートウェイおよび中継衛星は、無線通信装置と通信するために、多くの場合、右円偏波（ＲＨＣ）および左円偏波（ＬＨＣ）、または垂直偏波および水平偏波などの、偏波アンテナを使用する。

無線通信装置の偏波は、ユーザによってどのように持たれるかに依存し、多くの場合、ランダムであるか、または予測不可能である。すなわち、通信装置のアンテナの偏波の向きは、装置の向き、ユーザの頭と手への近接性、その他に応じて変化する。したがって、動作条件によって、公称上の線状アンテナの、ＬＨＣまたはＲＨＣの一方の応答は、他方よりも強い場合がある。これは、受信信号および通信品質の劣化をもたらす場合がある。したがって、送信される偏波を受信アンテナの向きに一致させることは、順方向リンク伝送を改良する可能性がある。

［概要］
１つの特徴は、単一の、公称上の線状アンテナを有する無線通信装置によって、２つの伝送信号偏波のうちのどちらが最も良好に受信されるかを、衛星ベースのゲートウェイが動的に判定することを可能にする機構を提供する。異なる偏波を有し、直交符号化された、第１のパイロット信号および第２のパイロット信号が通信装置に送信される。通信装置は、第１および第２のパイロット信号の絶対的または相対的な信号強度を判定し、この信号強度情報をゲートウェイに送信する。ゲートウェイは、次に、コンテンツ運搬信号を通信装置に送信するために、最も強い関連する信号強度を有する偏波を選択する。あるいは、通信装置は、さらに、第１および第２のパイロット信号の間の位相差を判定して、この情報をゲートウェイに送信してもよい。ゲートウェイは、次に、通信装置の偏波の向きを近似するように、比例的な量の信号電力を第１および第２の偏波のそれぞれで使用し、かつ適切な位相調整(phasing)を使用して、情報またはコンテンツ運搬信号を送信できる。

本発明の一実施形態は、（ａ）アンテナと、（ｂ）アンテナに結合されたトランシーバであって、アンテナへの、およびアンテナからの信号伝送を管理するためのトランシーバと、（ｃ）トランシーバに通信可能に結合された処理ユニットとを含む、通信装置を提供し、前記処理ユニットは、（１）第１の偏波を有する第１の信号を受信し、（２）第１の偏波とは異なる第２の偏波を有する第２の信号を受信し、（３）第１および第２の信号の信号強度を判定し、（４）第１および第２の信号の間の位相角を判定し、（５）第１および第２の信号の信号強度情報をゲートウェイに送信し、かつ／または、（６）位相角をゲートウェイに送信するように構成される。通信装置のアンテナの偏波は、通信装置の向き、および動作条件に応じて変化する場合がある。第１の偏波は右円偏波であってもよく、第２の偏波は左円偏波であってもよい。他の実施形態では、第１の偏波は垂直偏波であってもよく、第２の偏波は水平偏波であってもよい。第１および第２の信号は、異なる偏波および異なる符号化関数（ウォルシュ関数(Walsh function)など）を有する１つのパイロット信号であってもよい。別の実施形態では、第１および第２の信号の間の直交性を達成するために、第１および第２の信号は時分割されたチャネルの、交互のタイムスロット上で伝送される。

第１の信号は、第１の符号化関数を使用して符号化されてもよく、第２の信号は、第２の符号化関数を使用して符号化されてもよく、ここで、第１および第２の符号化関数は直交関数である。一実装では、通信装置は、中継衛星を介してゲートウェイと通信する携帯電話であってもよい。ある実装では、ゲートウェイは、通信装置と直接的または間接的に通信する地上基地局であってもよい。

本発明の別の実施形態は、（ａ）１つ以上の通信装置と通信するためのアンテナと、（ｂ）アンテナに通信可能に結合された処理ユニットと、を含むゲートウェイを提供する。処理ユニットはアンテナを介して送信し、そして、処理ユニットは、（１）第１の偏波を有する第１の信号を送信し、（２）第１の偏波とは異なる第２の偏波を有する第２の信号を送信し、（３）第１の通信装置によって受信される際の、第１および第２の信号の相対的または絶対的な信号強度を示す情報を受信し、（４）第１の通信装置によって受信される際の、第１および第２の信号の信号位相を示す情報を受信し、（５）コンテンツ運搬信号を送信するために、最も強い関連する信号強度を有する偏波を選択し、かつ／または、（６）第１の通信装置の偏波の向きにほぼ一致するように、比例的な量の信号電力を第１および第２の偏波のそれぞれで使用し、かつ適切な位相調整を使用して、コンテンツ運搬信号を送信するように構成される。ゲートウェイは、第１の符号化関数を使用してパイロット信号を符号化することにより第１の信号を生成し、第２の符号化関数を使用してそのパイロット信号を符号化することにより第２の信号を生成してもよく、ここで、第１および第２の符号化関数は、ウォルシュ関数などの直交関数である。別の実施形態では、第１および第２の信号の間の直交性を達成するために、第１および第２の信号は、時分割されたチャネルの、交互のタイムスロット上で送信される。第１の偏波は右円偏波であってもよく、第２の偏波は左円偏波であってもよい。他の実施形態では、第１の偏波は垂直偏波であってもよく、第２の偏波は水平偏波であってもよい。第１および第２の信号は、異なる偏波および異なる符号化関数を有する１つのパイロット信号である。

一部の実装では、ゲートウェイは、１つ以上の通信装置と直接的に通信してもよく、または中継衛星を介して間接的に通信してもよい。一部の実施形態では、ゲートウェイは地上基地局であってもよい。

別の特徴は、通信装置上で実施可能な方法を提供し、方法は、（ａ）第１の偏波を有する第１のパイロット信号を受信すること、（ｂ）第１の偏波とは異なる第２の偏波を有する第２のパイロット信号を受信すること、（ｃ）第１および第２の信号の信号強度を判定すること、（ｄ）第１および第２の信号の間の位相差を判定すること、（ｅ）相対的または絶対的な信号強度をゲートウェイに送信すること、および／または、（ｆ）位相差をゲートウェイに送信すること、を含む。

別の特徴は、ゲートウェイ上で実施可能な方法を提供し、方法は、（ａ）第１の偏波を有し、第１の符号化関数を使用して符号化された第１のパイロット信号を送信すること、（ｂ）第１の偏波とは異なる第２の偏波を有し、第２の符号化関数を使用して符号化された第２のパイロット信号を送信することであって、第１および第２の符号化関数は直交関数である、第２のパイロット信号を送信すること、（ｃ）第１の通信装置によって受信される際の、第１および第２のパイロット信号の相対的または絶対的な信号強度を示す情報を受信すること、（ｄ）コンテンツ運搬信号を第１の通信装置に送信するために、最も強い関連する信号強度を有する偏波を選択すること、および／または、（ｅ）第１の通信装置の偏波の向きを近似するように、比例的な量の信号電力を第１および第２の偏波のそれぞれで使用し、かつ適切な位相調整を使用して、コンテンツ運搬信号を送信すること、を含む。ゲートウェイは、さらに、第１の信号を生成するために第１の符号化関数を使用してパイロット信号を符号化し、第２の符号化関数を使用してそのパイロット信号を符号化してもよく、ここで、第１および第２の符号化関数は直交関数である。

本発明の別の態様は、通信装置が自身の偏波をゲートウェイに通知するための、１つ以上の命令を有する機械読み取り可能な媒体を提供し、命令は、プロセッサによって実行される場合に、プロセッサが、（ａ）第１の偏波を有し、第１の符号化関数を使用して符号化された第１のパイロット信号を受信し、（ｂ）第１の偏波とは異なる第２の偏波を有し、第２の符号化関数を使用して符号化された第２のパイロット信号を受信し、ここで、第１および第２の符号化関数は直交関数であり、（ｃ）第１および第２の信号の間の位相角を判定し、（ｄ）第１および第２のパイロット信号の相対的または絶対的な信号強度情報をゲートウェイに送信し、そして、（ｅ）第１および第２のパイロット信号の間の位相角をゲートウェイに送信するようにさせる。

本発明の別の特徴は、ゲートウェイが第１の通信装置の偏波を判定するための、１つ以上の命令を有する機械読み取り可能な媒体を提供し、命令は、プロセッサによって実行される場合に、プロセッサが、（ａ）第１の偏波を有し、第１の符号化関数を使用して符号化された第１のパイロット信号を送信し、（ｂ）第１の偏波とは異なる第２の偏波を有し、第２の符号化関数を使用して符号化された第２のパイロット信号を送信し、ここで、第１および第２の符号化関数は直交関数であり、（ｃ）第１の通信装置によって受信される際の、第１および第２のパイロット信号の相対的または絶対的な信号強度を示す情報を受信し、（ｄ）第１の通信装置によって受信される際の、第１および第２のパイロット信号の信号位相を示す情報を受信し、（ｅ）コンテンツ運搬信号を第１の通信装置に送信するために、最も強い関連するパイロット信号強度を有する偏波を選択し、および／または、（ｆ）第１の通信装置の偏波の向きに一致するように、比例的な量の信号電力を第１および第２の偏波のそれぞれで使用し、かつ適切な位相調整を使用して、コンテンツ運搬信号を送信するようにさせる。

［詳細な説明］
以下の説明においては、実施形態の完全な理解を提供するために、具体的な詳細が示されている。しかし、実施形態は、それらの具体的な詳細なしに実施されてもよいということが、当業者によって理解されるであろう。例えば、不要な詳細において実施形態を曖昧にしないようにするために、回路がブロック図で示されていることがある。他の場合には、実施形態を曖昧にしないようにするために、よく知られている回路、構造、および技術が詳細に示されていることがある。

さらに、実施形態は、フローチャート、フローダイヤグラム、構造線図、またはブロック図として示される、プロセスとして記載される場合がある。フローチャートは、動作を逐次プロセスとして記載する場合があるが、動作の多くは、並列して、または同時に実行されてもよい。それに加えて、動作の順序が並べ替えられてもよい。プロセスは、その動作が完了した場合に、終了する。プロセスは、メソッド、関数、プロシージャ、サブルーチン、サブプログラム、その他に対応してもよい。プロセスが関数に対応する場合、その終了は、その関数の、呼び出し元の関数またはメイン関数への、戻りに対応する。

さらに、記憶媒体は、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク記憶媒体、光記憶媒体、フラッシュメモリ装置、および／またはその他の、情報を記憶するための機械読み取り可能な媒体を含む、データを記憶するための１つ以上の装置を表してもよい。用語「機械読み取り可能な媒体」は、携帯型または固定式の記憶装置、光記憶装置、無線チャネル、ならびにさまざまなその他の、命令（１つまたは複数）および／またはデータを記憶・包含・搬送可能な媒体を含むが、それらに限定されない。

さらに、実施形態は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード、またはそれらの任意の組み合わせによって実装されてもよい。ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、またはマイクロコード内に実装される場合、必要なタスクを実行するためのプログラムコードまたはコードセグメントは、記憶媒体などの機械読み取り可能な媒体、またはその他の記憶装置（１つまたは複数）の中に記憶されてもよい。プロセッサが、必要なタスクを実行してもよい。コードセグメントは、プロシージャ、関数、サブプログラム、プログラム、ルーチン、サブルーチン、モジュール、ソフトウェアパッケージ、クラスを、あるいは、命令、データ構造、またはプログラムステートメントの任意の組み合わせを表してもよい。コードセグメントは、情報、データ、引数、パラメータ、またはメモリ内容の授受によって、別のコードセグメントまたはハードウェア回路と結合されてもよい。情報、引数、パラメータ、データ、その他は、メモリ共有、メッセージパッシング、トークンパッシング、ネットワーク伝送、その他を含む、任意の適切な手段を介して、受け渡し、転送、または伝送されてもよい。

任意の偏波の１つのアンテナを有する通信装置によって、２つの伝送信号偏波のうちのどちらが最も良好に受信されるかを、ゲートウェイが動的に判定することを可能にする、方法および装置が提供される。ゲートウェイは、直交する２つの偏波で送信することが可能なため、（ａ）最も良好に受信される偏波で送信することによって、または、（ｂ）通信装置の偏波の向きに一致するように、比例的な量の信号電力を直交する２つの偏波で送信し、かつ適切な位相調整(phasing)を使用することによって、通信装置への情報運搬信号の伝送を最適化することが可能である。この概念は、受信側通信装置の偏波にかかわらず、地上ベースおよび衛星ベースの通信システムで使用されてもよい。

図１は、順方向リンク偏波最適化方式(forward link polarization optimization scheme)を実装する無線通信システムを示す。無線通信装置１０２（無線電話、携帯電話、ハンドヘルド型通信装置等）は、中継用「ベントパイプ」衛星１１２を経由してゲートウェイ１０６と通信するための、公称上の直線偏波アンテナ１０４を含んでもよい。一部の実装では、ゲートウェイ１０６は、通信装置１０２と直接的または間接的に通信する、基地局であってもよい。すなわち、基地局は、通信装置１０２に直接的に（例えば、中間の中継衛星またはその他の装置なしで）送信してもよく、あるいは中継衛星またはその他の装置を経由して間接的に送信してもよい。

中継衛星１１２（またはその他の中継装置）を使用する場合、ゲートウェイ１０６から衛星１１２へのフィーダリンク１１６と、衛星１１２から通信装置１０２へのサービスリンクとが使用される。

一実装では、直交偏波信号が、ゲートウェイ１０６から衛星１１２に送信され、次に、通信装置１０２に中継される。ゲートウェイ１０６は、ＲＨＣ偏波およびＬＨＣ偏波の両方を送信または放射することが可能な、円偏波アンテナ１１４を含んでもよい。代替の実施形態では、ゲートウェイ１０６は、垂直偏波および水平偏波の両方を送信することが可能な、１つ以上の直線偏波アンテナを含んでもよい。衛星１１２は、ゲートウェイ１０６から送信された２つの偏波（例えば、ＲＨＣ偏波とＬＨＣ偏波、または垂直偏波と水平偏波）を繰り返すことによって、２つの偏波で放射する。したがって、衛星は、ゲートウェイから通信装置１０２への偏波信号のための中継器として働く。

他の実装では、ゲートウェイ１０６は、同じ偏波を有するが異なる周波数上にあることによって直交する、２つの信号を送信してもよい。衛星１１２は、次に、異なる周波数を同じ周波数に変換し、信号を直交符号化して、それらを通信装置１０２に送信する。

さらに他の実装では、ゲートウェイ１０６は、直線偏波でありかつ直交する２つの信号を送信し、衛星１１２は、それらを円偏波に変換してもよく、またはその逆であってもよい。

簡単にするために、以下の説明では、円偏波アンテナを有する例に焦点を合わせている。しかし、本発明は、ゲートウェイ１０６および衛星１１２上に、他のタイプのアンテナを使用して実施されてもよい（例えば、円形／スパイラルアンテナ(circular/spiral antenna)または直線偏波アンテナ）。

ゲートウェイ１０６は、無線通信装置１０２と、その他の有線および／または無線の、ネットワークおよび／または装置との間の、ブリッジとして働くことによって、無線通信装置１０２が他の通信装置と通信することを可能にする。さまざまな実装において、ゲートウェイ１０６は、固定された地上の位置に配置されてもよく、あるいは、衛星１１２（例えば、対地同期衛星または静止衛星など）上に、または航空機上に搭載されてもよい。

ゲートウェイ１０６は、衛星１１２の圏内の無線通信装置に、衛星１１２によって中継される周期的または継続的な偏波パイロット信号をブロードキャストしてもよい。２つのパイロット信号は、第１には偏波によって、そして第２にはウォルシュ符号(Walsh code)によって、二重に直交している。受信アンテナ１０４は両方の偏波をピックアップするため、偏波の直交性は２つの信号を識別しないが、符号（例えば、ウォルシュ符号の直交性は、２つの信号を識別する。上述したように、パイロット信号（または他の任意の情報運搬信号）を相互に直交するようにするタスクは、ゲートウェイ１０６または衛星１１２のいずれにおいて行われてもよい。

一実装では、ゲートウェイ１０６は、第１の偏波（例えば、ＲＨＣ）を有する第１のアンテナと、第２の偏波（例えば、ＬＨＣ）を有する第２のアンテナとを含んでもよく、各アンテナから送信される信号は異なるウォルシュ符号を有してもよい。一例においては、２つの偏波パイロット信号が、ゲートウェイ１０６によって放射または送信される。干渉を最小にし、受信を向上させるために、２つのパイロット信号は相互に直交しており、異なる偏波（例えば、ＲＨＣ／ＬＨＣまたは垂直／水平）で放射される。すなわち、第１のパイロット信号１０８は、ＲＨＣ偏波であり、そして、第２のパイロット信号１１０は、ＬＨＣ偏波である。パイロット信号は、２つの直交関数（例えば、２つの異なるウォルシュ関数または符号）を通してパイロット信号を処理することによって、直交するようにされてもよい。２つのパイロット信号１０８および１１０は、ゲートウェイ１０６から、それぞれの周波数分割多重（ＦＤＭ）チャネル上で放射されてもよく、そして、衛星１１２によって通信装置１０２に中継されてもよい。

受信側において、無線通信装置１０２は、両方の直交関数（例えば、ウォルシュ符号）上のパイロット信号１０８および１１０をサーチする。通信装置１０２は、公称上の線状アンテナ１０４で、両方の信号偏波を受信する。すなわち、公称上の線上アンテナ１０４は、アンテナ１０４の向きに応じて、各偏波信号１０８および１１０の部分を受信してもよい。

パイロット信号１０８および１１０を受信すると、無線通信装置１０２は、それらの信号強度を判定し、両方のパイロット信号１０８および１１０の信号強度を、ゲートウェイ１０６に、周期的または継続的に報告する。そのような信号強度報告は、周期的に行われてもよく、または不規則に（例えば、信号強度に実質的な変化がある場合に）行われてもよい。一部の実装では、受信信号強度をゲートウェイ１０６に報告する頻度は、パイロット信号の頻度よりも実質的に少ない。

通信装置１０２は、（１）２つの偏波のうちのどちらが最も強いかを示す単一ビットを送信すること、（２）２つの偏波の間の相対的な強度のみを送信すること、および／または（３）両方の偏波についての実際の信号強度を送信すること、を含むいくつかの方法で、パイロット信号強度について報告してもよい。ゲートウェイ１０６が、２つの偏波のうちの最も強いもののみで情報運搬信号を送信する場合は、２つのパイロット信号のうちのどちらが最も強いかの指標（例えば、ビット）で十分である。他方、ゲートウェイ１０６が、両方の偏波での情報運搬信号の送信を比例的に制御する場合は、２つの偏波の相対的または絶対的な強度についての情報が、通信装置１０２によって送信される。一般に、アンテナ１０４の向きと最もよく整列する信号偏波が、最も大きな信号強度を有する。

パイロット信号は、それらの直交符号化関数（例えば、ウォルシュ符号）を使用して、ゲートウェイ１０６によって識別されてもよい。ゲートウェイ１０６は、どちらの偏波がどちらの符号化関数に対応するかを認識しているため、どちらのパイロット信号偏波がより大きな信号強度を有するかを、通信装置１０２からフィードバックを受信した場合に確認することが可能である（例えば、通信装置１０２は、各偏波のウォルシュ符号に基づいて、相対的または絶対的な信号強度を識別する）。

これらのパイロット強度報告から、ゲートウェイ１０６は、どちらの偏波が通信装置１０２によって最も強く受信されているかを認識する。その時点以降、ゲートウェイ１０６は、最も強く受信されている偏波（例えば、ＲＨＣまたはＬＨＣ）で、その他の情報運搬信号を無線通信装置１０２に送信してもよい。

一部の実施形態によれば、無線通信装置１０２は、２つのパイロット信号１０８および１１０の信号強度だけでなく、２つの信号１０８および１１０の間の位相角も報告する。これは、２つのパイロット信号１０８および１１０の位相を単に比較することによって行われてもよい。

２つのパイロット信号１０８および１１０の、信号強度および位相の、この報告を使用して、ゲートウェイ１０６は、受信側の無線通信装置１０２の偏波の向きを認識する。ゲートウェイ１０６は、次に、２つの方法で、情報運搬信号を通信装置に送信してもよい。第１の方法では、ゲートウェイ１０６は、通信装置１０２によって最も強く受信される偏波のみで送信する。第２の方法では、無線通信装置１０２がそれ自身の偏波の向きで情報運搬信号を受信できるように、ゲートウェイ１０６は、比例的な量の電力を各偏波で送信し、かつ、２つの偏波された情報運搬信号の間に、適切な位相調整を使用する。例えば、ゲートウェイ１０６は、ある情報運搬信号を、ＲＨＣ偏波として第１の電力レベルおよび位相において送信しつつ、その情報運搬信号を、ＬＨＣ偏波として第２の電力レベルおよび位相において送信してもよい。ＲＨＣ偏波およびＬＨＣ偏波の情報運搬信号が受信側の無線通信装置１０２において組み合わされている結果として、比例的に偏波された情報運搬信号がより良好に受信される。所望の信号偏波、比例的電力、および／または位相成分が決定されたら、無線通信装置１０２への情報運搬信号は、そのような偏波、電力、および／または位相成分を使用して送信されてもよいということに留意されたい。

図２は、所望の偏波を形成するために、比例的に偏波された信号２０４および２０６をそれぞれ放射することによって、受信側の通信装置１０２の偏波に一致するように、どのように情報運搬信号２０２が垂直および水平に比例的に偏波され得るかを示す。すなわち、ゲートウェイ１０６は、決定された信号電力２０４および２０６において、各偏波で送信し、結果として、所望の信号偏波２０２がもたらされる。ゲートウェイ１０６は、さらに、結果として生じる信号２０２がアンテナ１０４の向きと整列するように、信号２０４と２０６との間の位相角を調節するために、２つの偏波の間の偏角(amplitude)を調節してもよい。同様に、情報運搬信号は、比例的に偏波されたＲＨＣおよびＬＨＣであってもよい。

この方法では、システムは、２つの偏波（例えば、ＬＨＣおよびＲＨＣ、または垂直および水平偏波）のみに限定されず、それらの中間の任意の偏波および／または位相を含む。これは、ゲートウェイ１０６によって送信されるすべての、またはほとんどの電力が、最小の電力損失で、無線通信装置１０２に結合されることを意味している。これは、現在の通信システムに対する実質的な改良であり、実質的な利益を提供する。もちろん、相対的なパイロット強度と位相角とをゲートウェイ１０６に報告するために無線通信装置１０２によって送信される有限数のビットでは、結果は完全ではない場合がある。しかし、十分なビットを使用することにより、必要なだけ近付けることが可能である。

図３は、ある実装による、無線通信装置３００を示すブロック図である。前述のように、無線通信装置３００は、衛星リンクを経由して他の装置と通信することが可能な、携帯電話、ハンドヘルド型装置、コンピュータ等とすることができる。無線通信装置３００は、公称上の直線偏波アンテナ３０６を有するトランシーバ３０４と通信可能に結合された、処理ユニット３０２を含む。アンテナ３０６は、垂直または水平偏波アンテナのいずれかであってもよく、そして、その偏波は、通信装置３００の向きおよび動作条件に応じて変化してもよい。

処理ユニット３０２は、トランシーバ３０４を経由して受信および送信するように構成される。トランシーバ３０４は、アンテナ３０６への、およびアンテナ３０６からの、信号伝送を管理する。処理ユニット３０２は、トランシーバ３０４と通信可能に結合され、（ａ）第１の偏波を有する第１の信号を受信し、（ｂ）第１の偏波とは異なる第２の偏波を有する第２の信号を受信し、（ｃ）第１および第２の信号の相対的または絶対的な信号強度を判定し、（ｄ）第１および第２の信号の間の位相角を判定し、そして、（ｅ）第１および第２の信号の強度情報および／または位相角情報をゲートウェイに送信するように構成される。一部の実施形態では、第１の偏波はＲＨＣ偏波であってもよく、第２の偏波はＬＨＣ偏波であってもよい。他の実施形態では、第１の偏波は垂直偏波であってもよく、第２の偏波は水平偏波であってもよい。第１および第２の信号は、異なる偏波および異なる符号化関数を有する１つのパイロット信号であってもよい。例えば、第１の信号は第１の符号化関数を使用して符号化されてもよく、第２の信号は第２の符号化関数を使用して符号化されてもよく、ここで、第１および第２の符号化関数は、ウォルシュ関数などの直交関数である。

図４は、ある実施形態による、無線通信装置４００の構成要素および機能を示す。無線通信装置４００は、（ａ）第１の偏波を有する第１の信号を受信するための、受信器４０２と、（ｂ）第１の偏波とは異なる第２の偏波を有する第２の信号を受信するための、受信器４０２と、（ｃ）第１および第２の信号の信号強度および／または位相情報をゲートウェイに送信するための、送信器４０４とを含んでもよい。無線通信装置は、さらに、（ｄ）第１および第２の信号の相対的または絶対的な信号強度を判定するための、信号強度比較器４０６と、（ｅ）第１および第２の信号の間の位相角を判定するための、信号位相比較器４０８とを含んでもよい。

図３および図４に示す無線通信装置の構成要素および機能のうちの１つ以上は、本発明を逸脱することなく、（処理ユニットなどの）単一の構成要素に組み合わされてもよく、または、複数の構成要素内で具現化されてもよいことに留意されたい。

図５は、受信側の無線通信装置が、送信側のゲートウェイに偏波情報を提供するための方法を示す。無線通信装置は、第１の偏波を有する第１の信号を受信する（５０２）。これは、第１のウォルシュ符号を使用して処理された、そして、ＲＨＣ（または垂直）偏波を有する、パイロット信号であってもよい。無線通信装置は、さらに、第１の信号に直交し、そして、第１の偏波とは異なる第２の偏波を有する、第２の信号を受信する（５０４）。この第２の信号は、第２のウォルシュ符号を使用して処理された、そして、ＬＨＣ（または水平）偏波を有する、同じパイロット信号であってもよい。次に、第１および第２の信号の相対的または絶対的な信号強度が判定される（５０６）。次に、第１および第２の信号の信号強度情報が、送信側エンティティ（例えば、ゲートウェイ）に送信される（５０８）。その上、別の実施形態では、無線通信装置は、さらに、第１および第２の信号の間の位相角を判定して、送信側エンティティに送信してもよい（５１０）。無線通信装置は、自身の向きが変化するにつれて、または周期的に、または受信される第１および第２の（パイロット）信号強度が変化するにつれて、更新された信号強度および／または位相情報を、送信側エンティティに提供する。送信側エンティティ（例えば、ゲートウェイ）は、次に、（ａ）受信される最も強い偏波、または、（ｂ）通信装置のアンテナの偏波にほぼ一致する比例的に偏波された信号、のいずれかで、情報運搬信号を通信装置に送信してもよい。

図６は、ある実装による、ゲートウェイ処理ユニット６０２および衛星６０４を示すブロック図である。ゲートウェイ処理ユニット６０２は、衛星６０４を、ゲートウェイ６０２から１つ以上の通信装置への通信のための、通信中継器またはブリッジとして使用する。アンテナ６０６は、円またはスパイラル偏波アンテナ(circular or spiral polarization antenna)であってもよい。前述のように、衛星６０４は、ゲートウェイ処理ユニット６０２とその他の無線通信装置との間の信号を中継する、対地同期衛星または静止衛星、あるいは航空機搭載通信装置であってもよい。

ゲートウェイ処理ユニット６０２は、（ａ）アンテナ６０６を介し中継衛星通信システム６０４を経由して受信および／または送信し、（ｂ）第１の偏波を有する第１の信号を送信し、（ｃ）第１の偏波とは異なる第２の偏波を有する第２の信号を送信し、（ｄ）第１の通信装置によって受信される際の、第１および第２の信号の相対的または絶対的な信号強度を示す、信号または情報を受信し、かつ／または、（ｅ）情報運搬信号を送信するために、最も強い関連する信号強度を有する偏波を選択するように、構成されてもよい。ゲートウェイ処理ユニット６０２は、さらに、（ｆ）第１の符号化関数を使用してパイロット信号を符号化することによって第１の信号を生成し、（ｇ）第２の符号化関数を使用してパイロット信号を符号化することによって第２の信号を生成し、ここで、第１および第２の符号化関数は直交関数であり、（ｈ）第１の通信装置によって受信される際の、第１および第２の信号の相対的な信号位相を示す情報を受信し、かつ／または、（ｉ）第１の通信装置の偏波の向きに一致するように、比例的な量の信号電力を第１および第２の偏波のそれぞれで送信し、かつ適切な位相調整を使用するように、構成されてもよい。あるいは、処理ユニット６０２は、単純に、２つの偏波のうち第１の通信装置によって最も強く受信される方で送信してもよい。

ある実装では、衛星通信システム６０４は、１つ以上の偏波アンテナを有してもよい。第１の偏波は、右円偏波であってもよく、第２の偏波は、左円偏波であってもよい。あるいは、第１の偏波は、垂直偏波であってもよく、第２の偏波は、水平偏波であってもよい。第１および第２の信号は、異なる偏波と符号化関数（ウォルシュ関数など）とを有するパイロット信号であってもよい。

図７は、ある実施形態による、ゲートウェイ装置７００の構成要素および機能を示す。ゲートウェイ７００は、（ａ）第１の偏波を有する第１の信号を送信するための、送信器７０２と、（ｂ）第１の偏波とは異なる第２の偏波を有する第２の信号を送信するための、送信器７０２と、（ｃ）第１の通信装置によって受信される際の、第１および第２の信号の相対的または絶対的な信号強度を示す信号を受信するための、受信器７０４とを備えてもよい。ゲートウェイ７００は、さらに、（ｄ）第１の符号化関数を使用してパイロット信号を符号化することによって、第１の信号を生成するための、信号発生器７０８と、（ｅ）第２の符号化関数を使用してパイロット信号を符号化することによって、第２の信号を生成するための、信号発生器７０８とを備えてもよい。ここで、第１および第２の符号化関数は直交関数である。一実装では、コンテンツ運搬信号または情報運搬信号を送信するために、信号セレクタ７０６が、最も強い受信信号強度を有する偏波を選択する。あるいは、信号発生器７０８は、第１の通信装置の偏波によりよく一致する信号を送信するために、第１の通信装置の偏波の向きに一致するように、比例的な量の信号電力を第１および第２の偏波のそれぞれで生成し、かつ適切な位相調整を使用してもよい。

図６および図７に示すゲートウェイの構成要素および機能のうちの１つ以上は、本発明を逸脱することなく、（処理ユニットなどの）単一の構成要素に組み合わされてもよく、または、複数の構成要素内で具現化されてもよいことに留意されたい。

図８は、送信側のゲートウェイが、その送信される情報運搬信号を、受信側の通信装置によるより良好な受信のために調整するための方法を示す。ゲートウェイは、第１の偏波を有する第１の信号を送信する（８０２）。これは、第１のウォルシュ符号を使用して処理された、そして、ＲＨＣ（または垂直）偏波を有する、パイロット信号であってもよい。ゲートウェイは、さらに、第１の信号に直交し、そして、第１の偏波とは異なる第２の偏波を有する、第２の信号を送信する（８０４）。この第２の信号も、第２のウォルシュ符号を使用して処理された、そして、ＬＨＣ（または水平）偏波を有する、パイロット信号であってもよい。ゲートウェイは、次に、第１のエンティティ（例えば、無線通信装置）によって受信される際の、第１および第２の信号の相対的または絶対的な信号強度を示す信号を受信する（８０６）。第１および第２の信号の、偏波および／または相対的な信号強度は、それらの対応するウォルシュ符号によって識別されてもよい。

ゲートウェイは、単純に、最も強い受信信号強度を有する偏波を使用して、受信側の第１のエンティティに送信するように構成されてもよい（８０８）。例えば、ＲＨＣ偏波がより大きな信号強度を有すると判定された場合、ゲートウェイはＲＨＣ偏波を使用して送信する。

別の態様によれば、ゲートウェイが、自身の信号を特定の受信器の偏波に合わせてより良好に調整することを可能にする、追加情報が受信されてもよい。ゲートウェイは、第１のエンティティによって受信される際の、第１および第２の信号の相対的な信号位相を示す情報を受信してもよい（８１０）。ゲートウェイは、次に、受信側の第１のエンティティの偏波の向きに一致するように、比例的な量の信号電力を各偏波で送信し、かつ適切な位相調整を使用する（８１２）。

本発明のさまざまな特徴を、ＣＤＭＡ２０００通信システムにおいて使用されるような、パイロット信号に関連して示したが、本発明は、その他の通信システム上に実装されてもよい。例えば、本明細書に記載した偏波最適化方式は、ＣＤＭＡ２０００ ＥＶ−ＤＯ通信システム上に実装されてもよい。ＣＤＭＡ２０００ ＥＶ−ＤＯ内の信号は時分割されるので、２つの直交するパイロット信号を得るために、パイロットは、交互のタイムスロット内で送信されてもよい。したがって、第１の偏波を有する第１のパイロット信号は、第１のタイムスロット上で送信されてもよく、第２の偏波を有する第２のパイロット信号は、第２のタイムスロット上で送信されてもよい。したがって、パイロット信号の直交性は、ウォルシュ符号ではなく、タイムスロットによって達成される。ここからは、２つの偏波のうちの最も強いもので送信するための、または、受信側装置の偏波にほぼ一致するように、送信される情報運搬信号を比例的に偏波するための、上記のプロセスが行われてもよい。

前述の実施形態は、単なる例であり、本発明を限定するものとして解釈されるべきではないということに留意すべきである。実施形態の説明は、説明を意図するものであり、請求の範囲を限定することを意図するものではない。したがって、本教示はその他のタイプの装置に容易に適用することが可能であり、多くの代替形態、修正形態、および変形形態は当業者にとって明らかであろう。

順方向リンク偏波最適化方式を実装する無線通信システムを示す。 所望の偏波を形成するために、比例的に偏波された信号を放射することによって、受信側の通信装置の偏波に一致するように、どのように信号が比例的に偏波され得るかを示す。 ある実装による、無線通信装置を示すブロック図である。 ある実施形態による、無線通信装置の構成要素および機能を示す。 受信側の無線通信装置が、送信側ゲートウェイに偏波情報を提供するための方法を示す。 ある実装による、ゲートウェイを示すブロック図である。 ある実施形態による、ゲートウェイ装置の構成要素および機能を示す。 送信側のゲートウェイが、自身の送信される情報運搬信号を、受信側の通信装置によるより良好な受信のために調整するための方法を示す。

Claims (46)

1. アンテナと、
   前記アンテナに結合されたトランシーバであって、前記アンテナへの、および前記アンテナからの信号伝送を管理する、トランシーバと、
   前記トランシーバに通信可能に結合された処理ユニットであって、
   第１の偏波を有する第１の信号を受信し、
   前記第１の偏波とは異なる第２の偏波を有する第２の信号を受信し、そして、
   前記第１および第２の信号の信号強度情報をゲートウェイに送信する
   ように構成される、処理ユニットと
   を備える通信装置。
2. 前記アンテナの偏波は、前記通信装置の向き、および動作条件に応じて変化する、請求項１に記載の通信装置。
3. 前記第１の偏波は右円偏波であり、前記第２の偏波は左円偏波である、請求項１に記載の通信装置。
4. 前記第１の偏波は垂直偏波であり、前記第２の偏波は水平偏波である、請求項１に記載の通信装置。
5. 前記第１および第２の信号は、異なる偏波および異なる符号化関数を有する１つのパイロット信号である、請求項１に記載の通信装置。
6. 前記第１の信号は第１の符号化関数を使用して符号化され、前記第２の信号は第２の符号化関数を使用して符号化され、前記第１および第２の符号化関数は直交関数である、請求項１に記載の通信装置。
7. 前記第１および第２の符号化関数はウォルシュ関数である、請求項６に記載の通信装置。
8. 前記第１および第２の信号の間の直交性を達成するために、前記第１の信号は第１のタイムスロット内で受信され、前記第２の信号は第２のタイムスロット上で受信される、請求項１に記載の通信装置。
9. 前記処理ユニットは、さらに、前記第１および第２の信号の相対的な信号強度を判定するように構成される、請求項１に記載の通信装置。
10. 前記処理ユニットは、さらに、
    前記第１および第２の信号の間の位相角を判定し、そして
    前記位相角を前記ゲートウェイに送信する
    ように構成される、請求項１に記載の通信装置。
11. 前記通信装置は、中継衛星を介して前記ゲートウェイと通信する携帯電話である、請求項１に記載の通信装置。
12. 前記ゲートウェイは地上基地局である、請求項１に記載の通信装置。
13. 第１の偏波を有する第１の信号を受信するための手段と、
    前記第１の偏波とは異なる第２の偏波を有する第２の信号を受信するための手段と、
    前記第１および第２の信号の信号強度情報をゲートウェイに送信するための手段と
    を備える、無線通信装置。
14. 前記第１および第２の信号の相対的な信号強度を判定するための手段と、
    前記第１および第２の信号の間の位相角を判定するための手段と、
    前記位相角を前記ゲートウェイに送信するための手段と
    をさらに備える、請求項１３に記載の無線通信装置。
15. １つ以上の通信装置と通信するためのアンテナと、
    前記アンテナに通信可能に結合された処理ユニットであって、
    前記処理ユニットは前記アンテナを介して送信し、
    前記処理ユニットは、
    第１の偏波を有する第１の信号を送信し、
    前記第１の偏波とは異なる第２の偏波を有する第２の信号を送信し、
    第１の通信装置によって受信される際の、前記第１および第２の信号の信号強度を示す情報を受信する
    ように構成される、処理ユニットと
    を備えるゲートウェイ。
16. 前記処理ユニットは、さらに、
    情報運搬信号を送信するために、最も強い受信信号強度を有する偏波を選択するように構成される、請求項１５に記載のゲートウェイ。
17. 前記第１の偏波は右円偏波であり、前記第２の偏波は左円偏波である、請求項１５に記載のゲートウェイ。
18. 前記第１の偏波は垂直偏波であり、前記第２の偏波は水平偏波である、請求項１５に記載のゲートウェイ。
19. 前記第１および第２の信号は、異なる偏波および異なる符号化関数を有する１つのパイロット信号である、請求項１５に記載のゲートウェイ。
20. 前記処理ユニットは、さらに、
    第１の符号化関数を使用してパイロット信号を符号化することにより前記第１の信号を生成し、
    第２の符号化関数を使用して前記パイロット信号を符号化することにより前記第２の信号を生成する
    ように構成され、
    前記第１および第２の符号化関数は直交関数である、請求項１５に記載のゲートウェイ。
21. 前記第１および第２の符号化関数はウォルシュ関数である、請求項２０に記載のゲートウェイ。
22. 前記第１および第２の信号の間の直交性を達成するために、前記第１および第２の信号は、時分割されたチャネルの、交互のタイムスロット上で送信される、請求項１５に記載のゲートウェイ。
23. 前記第１および第２の信号の間の直交性を達成するために、前記第１および第２の信号は異なる周波数上で送信される、請求項１５に記載のゲートウェイ。
24. 前記処理ユニットは、さらに、
    前記第１の通信装置によって受信される際の、前記第１および第２の信号の信号位相を示す情報を受信し、
    前記第１の通信装置の偏波の向きにほぼ一致するように、比例的な量の信号電力を前記第１および第２の偏波のそれぞれで送信し、かつ適切な位相調整を使用する
    ように構成される、請求項１５に記載のゲートウェイ。
25. 前記第１および第２の信号の前記信号強度を示す、受信される前記情報は、前記第１および第２の信号の相対的な信号強度を示す、請求項１５に記載のゲートウェイ。
26. 前記第１および第２の信号の前記信号強度を示す、受信される前記情報は、前記第１および第２の信号の絶対的な信号強度を示す、請求項１５に記載のゲートウェイ。
27. 前記ゲートウェイは前記１つ以上の通信装置と中継衛星を介して間接的に通信する、請求項１５に記載のゲートウェイ。
28. 前記ゲートウェイは前記１つ以上の通信装置と直接的に通信する、請求項１５に記載のゲートウェイ。
29. 前記ゲートウェイは地上基地局である、請求項１５に記載のゲートウェイ。
30. 第１の偏波を有する第１の信号を送信するための手段と、
    前記第１の偏波とは異なる第２の偏波を有する第２の信号を送信するための手段と、
    第１の通信装置によって受信される際の、前記第１および第２の信号の信号強度を示す信号を受信するための手段と
    を備える、ゲートウェイ。
31. コンテンツ運搬信号を送信するために、最も強い関連する信号強度を有する偏波を選択するための手段と、
    第１の符号化関数を使用してパイロット信号を符号化することにより、前記第１の信号を生成するための手段と、
    第２の符号化関数を使用して前記パイロット信号を符号化することにより、前記第２の信号を生成するための手段と
    をさらに備え、
    前記第１および第２の符号化関数は直交関数である、請求項３０に記載のゲートウェイ。
32. 通信装置上で実施可能な方法であって、
    第１の偏波を有する第１のパイロット信号を受信することと、
    前記第１の偏波とは異なる第２の偏波を有する第２のパイロット信号を受信することと、
    前記第１および第２の信号の信号強度を判定することと、
    前記信号強度の情報をゲートウェイに送信することと
    を含む、方法。
33. 前記第１および第２の信号の間の位相差を判定することと、
    前記位相差を前記ゲートウェイに送信することと
    をさらに含む、請求項３２に記載の方法。
34. 前記送信される信号強度情報は、前記通信装置によって受信される際の前記第１および第２の信号の相対的な信号強度の指標である、請求項３２に記載の方法。
35. ゲートウェイ上で実施可能な方法であって、
    第１の偏波を有し、第１の符号化関数を使用して符号化された、第１のパイロット信号を送信することと、
    前記第１の偏波とは異なる第２の偏波を有し、第２の符号化関数を使用して符号化された、第２のパイロット信号を送信することであって、前記第１および第２の符号化関数は直交関数である、第２のパイロット信号を送信することと、
    第１の通信装置によって受信される際の、前記第１および第２のパイロット信号の信号強度を示す情報を受信することと
    を含む、方法。
36. コンテンツ運搬信号を前記第１の通信装置に送信するために、最も強い受信信号強度を有する偏波を選択することをさらに含む、請求項３５に記載の方法。
37. 前記第１のパイロット信号を生成するために、第１の符号化関数を使用してパイロット信号を符号化することと、
    前記第２のパイロット信号を生成するために、第２の符号化関数を使用して前記パイロット信号を符号化することと
    をさらに含み、前記第１および第２の符号化関数は直交関数である、請求項３５に記載の方法。
38. 前記第１の通信装置の偏波の向きに一致するように、比例的な量の信号電力を前記第１および第２の偏波のそれぞれで使用し、かつ適切な位相調整を使用して、コンテンツ運搬信号を送信することをさらに含む、請求項３５に記載の方法。
39. 前記ゲートウェイは、その信号を、中継衛星を介して前記第１の通信装置に送信する、請求項３５に記載の方法。
40. 通信装置が自身の偏波をゲートウェイに通知するための、１つ以上の命令を有する機械読み取り可能な媒体であって、
    前記命令がプロセッサによって実行される場合に、前記プロセッサが、
    第１の偏波を有し、第１の符号化関数を使用して符号化された第１のパイロット信号を受信し、
    前記第１の偏波とは異なる第２の偏波を有し、第２の符号化関数を使用して符号化された第２のパイロット信号を受信し、ここで前記第１および第２の符号化関数は直交関数であり、そして、
    前記第１および第２のパイロット信号の信号強度情報を前記ゲートウェイに送信する
    ようにさせる、機械読み取り可能な媒体。
41. 第１および第２の信号の間の位相角を判定することと、
    前記位相角を前記ゲートウェイに送信することと
    をさらに含む、請求項４０に記載の機械読み取り可能な媒体。
42. ゲートウェイが第１の通信装置の偏波を判定するための、１つ以上の命令を有する機械読み取り可能な媒体であって、
    前記命令がプロセッサによって実行される場合に、前記プロセッサが、
    第１の偏波を有し、第１の符号化関数を使用して符号化された第１のパイロット信号を送信し、
    前記第１の偏波とは異なる第２の偏波を有し、第２の符号化関数を使用して符号化された第２のパイロット信号を送信し、ここで前記第１および第２の符号化関数は直交関数であり、そして、
    第１の通信装置によって受信される際の、前記第１および第２のパイロット信号の信号強度を示す信号を受信する
    ようにさせる、機械読み取り可能な媒体。
43. 前記第１の通信装置にコンテンツ運搬信号を送信するために、最も強い関連するパイロット信号強度を有する偏波を選択することをさらに含む、請求項４２に記載の機械読み取り可能な媒体。
44. 前記第１の通信装置によって受信される際の、前記第１および第２のパイロット信号の信号位相を示す情報を受信することと、
    前記第１の通信装置の偏波の向きを近似するように、比例的な量の信号電力を前記第１および第２の偏波のそれぞれで使用し、かつ適切な位相調整を使用して、コンテンツ運搬信号を送信することと
    をさらに含む、請求項４２に記載の機械読み取り可能な媒体。
45. 処理回路を備える処理ユニットであって、
    前記処理回路は、
    第１の偏波を有する第１の信号を受信し、
    前記第１の偏波とは異なる第２の偏波を有する第２の信号を受信し
    前記第１および第２の信号の相対的な信号強度を判定し、そして、
    前記第１および第２の信号の前記信号強度の情報をゲートウェイに送信する
    ように構成されている、処理ユニット。
46. 処理回路を備える処理ユニットであって、
    前記処理回路は、
    第１の偏波を有する第１の信号を送信し、
    前記第１の偏波とは異なる第２の偏波を有する第２の信号を送信し
    第１の通信装置によって受信される際の、前記第１および第２の信号の信号強度を示す信号を受信し、そして、
    前記第１の通信装置の偏波の向きを近似するように、比例的な量の信号電力を前記第１および第２の偏波のそれぞれで使用し、かつ適切な位相調整を使用して、コンテンツ運搬信号を送信する
    ように構成されている、処理ユニット。

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