KR19980019108A - 지향성 제어 안테나 장치(Directivity control antenna apparatus) - Google Patents

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KR19980019108A
KR19980019108A KR1019970042048A KR19970042048A KR19980019108A KR 19980019108 A KR19980019108 A KR 19980019108A KR 1019970042048 A KR1019970042048 A KR 1019970042048A KR 19970042048 A KR19970042048 A KR 19970042048A KR 19980019108 A KR19980019108 A KR 19980019108A
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다카시 후카가와
마코토 하세가와
아키히코 마츠오카
나오키 아다치
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모리시타 요오이치
마쓰시타 덴키산교 주식회사
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Abstract

이동 통신 시스템에서는, 시스템의 다른 인접하 스테이션사이에 실행된 통신과 베이스 스테이션으로부터의 통신 사이의 방해를 최소화시킴으로써 전 시스템에서 요구된 다른 전송 주파수의 수를 최소화시키고, 이동 스텡션의 산정된 위치에 따라 피크를 그리는 능력을 포함할 수 있고, 이동 스테이션의 산정된 방향으로 이루어진 방향성의 피크를 형성하도록 안테나의 방사 패턴을 그리도록하는 어레이 안테나를 구성하는 안테나 요소의 각 신호에대해 동작하는 섹션(15,13), 이동 스테이션으로부터 수신된 라디오 파의 산정된 인입 방향을 토대로 통신에서의 베이스 스테이션과 더불어 하나이상의 이동 스테이션의 각 방향을 산정하는 섹션(12), 어레이 안테나(11)로 각 베이스 스테이션이 제공된다.

Description

지향성 제어 안테나 장치
본 발명의 목적은 통신 채널 자원 이용의 높은 효율성을 갖는 이동 통신 시스템을 제공함으로써, 문제점을 극복하는 것이다.
본 발명은 라디오 페이징 시스템, 셀룰러 전화 시스템 등과 같은 이동 통신 시스템의 이동 스테이션과 베이스 스테이션에 사용하기위한 지향성 제어 안테나 장치에 관한 것이다.
종래 기술에서는, 시분할 멀티플렉싱(TDMA), 주파수 분할 멀티플렉싱(FDMA), 코드 분할 멀티플렉싱(CDMA)등과 같은 방법이 이동 통신 분야에서 사용되어왔고,영역내에서 복수의 이동 스테이션과의 통신을위한 방법은 이동 통신 시스템의 각각의 베이스 스테이션에 할당되어왔다. 시분할 멀티플렉싱에 의하면, 단일 주파수를 갖는 채널은 복수의 이동 스테이션과 베이스 스테이션 사이의 통신을 할 수 있는, 통신 슬롯을 제공하도록 시간 축을 따라 같은 간격으로 분할되는 반면, 주파수 분할 멀티플렉싱에 따르면, 이것은 복수의 다른 주파수 채널을 사용함으로써 이룩되며, 코드 분할 멀티플렉싱에 따르면, 안정하게 하도록 엔코드된 데이타를 사용함에의해 스펙트럼 분산 변조를 실행하는 복수의 이동 스테이션에는 다양한 이동 스테이션으로부터의 베이스 스테이션에의해 방향지워진 각각의 수신된 신호 사이의 상호관계는 없어서, 같은 주파수 대역내에서의 베이스 스테이션과 이동 스테이션 사이의 통신이 가능하다.
종래 시스템에 의하면, 일반적인 통신은 베이스 스테이션의 서비스 영역 즉,공칭으로 설정된 크기의 영역에 위치된 이동 스테이션과 베이스 스테이션 사이에서만 가능했다. 실제로, 이동 스테이션으로부터 베이스 스테이션에의해 수신된 신호강도의 레벨은 대개 이동 스테이션이 베이스 스테이션의 서비스 영역내에 있는지의 여부를 가리킴으로써 이용된다. 또한, 일반적으로, 어떤 인접한 베이스 스테이션과 이동 스테이션 사이의 통신이 인접한 베이스 스테이션의 서비스 영역내에서 방해의 결과가 없게 설정된 베이스 스테이션의 서비스 영역내에 위치된 이동 스테이션에 의해서와 베이스 스테이션에 의해 라디오 전송 주파수가 사용된다.
이러한 종래 기술이 사용될 때, 단일 베이스 스테이션의 서비스 영역에의해 도모될 수 있는 이동 스테이션의 수는 이동 스테이션에 할당된 통신 슬롯의 전체수에 국한되며, 시분할 멀티플렉싱의 경우에서는, 이동 스테이션의 수가 주파수 채널의 전체 수로 국한되는 반면, 주파수 분할 멀티플렉싱의 경우에서는, 코드 분할 멀키플렉싱의 경우에서 방해 방지 (그것은 데이타 전달 레이트와 스펙트럼 분산 칩레이트의 비율에의해 결정된다)의 효과 정도에 의해 국한된다. 주파수 자원에는 한계가 있으며, 이동 통신 시스템에 할당될 수 있는 주파수 대역폭과 채널 주파수의수에는 한계가 있고, 이것은 이동 통신 시스템에의해 도모될 수 있는 이동 스테이션 수의 상한에 놓인다. 계다가 TDMA 슬롯의 수 또는 주파수와 베이스 스테이션의 서비스 영역이 이동 스테이션이 고정된 통신을 위한 베이스 스테이션에 의해 사용될 수 있으므로, 베이스 스테이션중 하나는 이용가능한 통신 채널을 갖는 반면, 인접한 베이스 스테이션의 통신 채널 또는 슬룻은 완전히 채워진다. 종래 기술에서, 상기와 같은 경우, 즉, 통신 채널 능력이 전 시스템에서 이용가능한 경우에서는, 하나이상의 베이스 스테이션에서 통신 채널 능력 부족으로인한 일부 예에서 통신을 이룩하는 것은 불가능할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 이동 통신 시스템을 제공하는데, 각 베이스 스테이션은 이동 스테이션으로부터 수신된 라디오 파의 인입 방향을 산정하는 인입 방향 산정 수단을 포함하고, 그에 의해 베이스 스테이션의 안테나에 대한 이동 스테이션의 방향을 산정한다. 상기 산정 결과를 토대로, 베이스 스테이션의 안테나에대한 방사 패턴은 방향성 피크로 형성되는데, 그것은 안테나 지향성 제어 수단에의한 이동 스테이션의 방향으로 향한다. 이것을 이룩하기위해서, 안테나 지향성 제어 수단은 어레이 안테나를 구성하는 어레이 소자로부터 공급 및 수신된 각각의 전송/수신 신호의 크기와 위상을 적절하게 제어한다.
도통된 통신과 다른 이동 스테이션을 향해 베이스 스테이션으로부터의 라디오 파의 방출은 억제되어, 다른 베이스 스테이션과 이동 스테이션의 방해가 산정될수 있고, 각각의 이동 스테이션과 베이스 스테이션이 통신할 수 있는 것은 낮은 레벨의 전송 파워에서만 사용함으로써 그의 서비스 영역내에 있는 반면, 전 이동 통신 시스템내에서 요구된 통신 채널 주파수의 수는 감소될 수 있다. 말하자면, 예로, FDM을 사용하는 종래 기술인 이동 통신 시스템에 의하면, 비록 동일한 세트의 주파수 채널이 상호 방해의 위험을 제거하도록 거리가 충분히 떨어져 있는 베이스 스테이션에 지정될 수 있을지라도, 시스템내에 가깝게 인접한 베이스 스테이션에 각각 다른 세트의 주파수 채널로 지정할 필요가 있다.
덧붙이면, 안테나 방향성의 셰이핑은 적절히 수행될 수 있다. 말하자면, 베이스 스테이션은 특별한 이동 스테이션과 통신하는동안, 이동 스테이션의 방향은 이동 스테이션으로부터 베이스 스테이션에의해 신호가 수신된 연속적인 주기의 각각 동안 산정될 수 있어서, 안테나 피크의 방위는 이동 스테이션과의 통신이 진행 중인 동안 베이스 스테이션의 연속적으로 산정된 방향에따라 적절하게 변화될 수 있다.
본 발명에 의하면, 이동 스테이션으로부터 수신된 라디오 파의 인입 방향을 얻기위해 각 베이스 스테이션에 산단한 선형 어레이 안테나(또는 360°의 방위 적용범위를 제공하도록 배치된 어레이 안테나의 세트) 이용이 가능하고, 안테나에 대한 이동 스테이션의 (방위)방향은 라디오 파의 인입 방향의 것과 동일하다고 가정한다. 상기 동작에의하면, 안테나 방향성은 이동 스테이션과 베이스 스테이션 사이의 거리에 대해 그려진다. 상기 동작은 베이스 스테이션에 대한 이동 스테이션의 단면각이 상당히 작으면, 예로, 이동 스테이션이 베이스 스테이션으로부터 충분한 거리에 위치된다면 거의 정확한 방향 정보를 제공한다.
대안으로, 베이스 스테이션의 방사 패턴 셰이핑의 보다 큰 정확도를 얻기 위해서, 인접한 베이스 스테이션에 의해 실행된 통신 방해의 위험을 감소시키는데 큰 효과를 얻음에 의해, 위치에 따라 그려진 안테나 방향성의 피크를 형성하고, 이를테면, 라인-오브-사이트 거리와 방위각으로서 표현된 위치인 베이스 스테이션에 대한 이동 스테이션의 실제 위치를 산정하는 본 발명에 의해 가능하다. 그 경우에, 이동 스테이션 방향의 보다 정확한 산정이 이룩될 수 있고, 보다 정확한 셰이핑은 안테나 방향성으로 수행될 수 있고, 다른 베이스 스테이션에 의해 실행된 통신 방해의 위험성을 최소화하는 동안 특별한 이동 스테이션과 통신하는 적당한 크기의 방향성 피크를 보장한다. 상기 위치 산정은 또한 각 서비스 영역의 한계가 정확하게 결정될 수 있는, 이를테면, 이동 스테이션이 또다른 베이스 스테이션으로 한 베이스 스테이션의 서비스 영역으로부터 이동할때, 하나의 베이스 스테이션에서 인접한 베이스 스테이션으로 이동 스테이션의 핸드오버가 올바르게 수행될 수 있는 장점을 제공한다.
본 발명은 이동 통신 시스템의 베이스 스테이션을 위한 지향성 제어 안테나 장치를 제공하며, 이동 통신 시스템은 적어도 하나의 베이스 스테이션과 복수의 이동 스테이션을 포함하는데, 상기 안테나 장치는 베이스 스테이션의 설정된 서비스 영역내에 위치된 이동 스테이션에서 라디오 파를 전송 및 수신하는 안테나 소자의 어레이를 갖는 어레이 안테나와, 베이스 스테이션의 동작의 전송 모드동안 안테나 소자에 전송 신호를 공급하고, 전송 주파수에서 안테나 소자에 각각 대응하는 전송 신호로 기저대역 주파수 또는 중간 주파수에서의 전송 신호를 변환하고, 베이스 스테이션의 동작의 수신 모드동안 기저대역 신호 또는 대응하는 중간 주파수 신호로 안테나 소자로부터 각각 수신된 신호를 변환하는 주파수 변환 수단과, 베이스 스테이션에대해 이동 스테이션의 산정된 방향을 유도하여 산정된 방향을 가리키는 방향 데이타를 발생시키고, 이동 스테이션으로부터의 라디오 파의 인입 방향을 산정하도록 수신 모드동안 주파수 변환기 수단으로부터의 기저대역 신호 또는 중간 주파수 신호상에서 동작하는 인입 방향 산정 수단과, 어레이 안테나의 방향성을 결정하는 전송모드 동안 안테나 소자에 각각 대응하는 전송 신호 그리고 수신모드 동안 안테나 소자에 대응하는 수신된 신호의 크기와 위상을 제어하는 안테나 지향성 제어 수단과, 이동 스테이션의 산정된 방향으로 향하고, 방향성의 피크를 형성하도록 안테나 지향성 제어 수단을 제어하도록 수신 모드와 전송 모드동안 방향 데이타에 응답하여 제어 신호를 발생하는 피크 발생 수단을 포함한다.
안테나 지향성 제어 수단은 신호가 중간 주파수 또는 기저대역 주파수에 있을때, 안테나 소자의 전송 신호와 안테나 소자의 각각 수신된 신호의 크기와 위상을 제어하는 피크 발생 수단으로부터 제어 신호에 응답하는 수단을 포함한다.
어쨌든 균일한 방향성이 설정된 조건동안에서만 각각 산정된 방향을 유도하는인입 방향 산정 수단 정렬과, 안테나에대해 거의 균일한 방향성을 설정하도록 안테나 지향성 제어 수단을 주기적으로 제어하는 수단으로 장치를 구성하는 것이 가능하다. 그 경우에, 안테나 지향성 제어 수단은 전송 및 수신 동작 동안 즉, 상기 신호가 전송 주파수에 있을 때, 안테나 소자로부터 공급되거나 수신된 각각의 신호의 크기와 위상을 직접 제어하는 피크 발생 수단으로부터 제어 신호에 응답하는 수단을 포함할 수 있다.
베이스 스테이션에대해, 베이스 스테이션의 서비스 영역내에 위치된 이동 스테이션의 각각의 방향을 산정하도록 인입 방향 산정 수단에의해 라디오 파의 각각의 인입 방향이 사용될 수 있는 사실에 덧붙여, 그에의해 얻어진 방향의 전체 수는 서비스 영역에서 동작하는 이동 스테이션의 수를 나타내어, 상기 정보는 또한 인입방향 산정 수단에의해 유도될 수 있다. 상기 장치는 또한 서비스 영역에서 이동 스테이션의 산정된 수가어레이 안테나의 소자의 전체 수 보다 크거나 같은지의 여부를 판단하는 수단과, 산정으로서 얻어진 이동 스테이션의 수가 소자의 전체 수 보다 크거나 같게 판단될 때, 어레이 안테나의 방향성 변화의 전체 범위를 통해 피크를 스윕하고 방향성의 단일 피크를 발생하도록 안테나 소자의 각각의 수신된 신호의 크기와 위상을 안테나 지향성 제어 수단이 제어하는 베이스 스테이션의 수신 모드 동안 제어 신호를 발생하도록 피크 발생 수단을 제어하는 수단이 더 제공될 수 있다.
그 방식에서, 서비스 영역내 이동 스테이션의 각각의 방향은 수신된 신호의 방향이 발생하는 대응 방향으로서 인입 방향 산정 수단에 의해 얻어진다. 베이스 스테이션은 각각의 방향이 검출되는 즉, 피크가 상기 이동 스테이션의 각각의 방향에 스웹된 연속적인 간격 동안 이동 스테이션의 각각과 통신을 연속적으로 실행한다.
본 발명은 또 이동 스테이션의 산정된 방향을 표현하는 데이타를 변경하도록 상호접속된 베이스 스테이션과 더불어 각각 상호 인접한 로컬 영역을 갖는 복수의 베이스 스테이션을 포함하는 이동 통신 시스템에 응용가능하며, 여기서, 각 베이스 스테이션의 어레이 안테나는 어레이 축을 따라 놓인 그의 소자를 갖는 선형 어례이 안테나이며, 각 베이스 스테이션은 피크 발생 수단에 위치 데이타를 공급하고, 산정된 위치를 가리키는 위치 데이타를 발생하고 이동 스테이션의 산정된 위치를 제l, 제2 및 제3 그라운드 라인 데이타로부터 유도하고, 이동 스테이션의 가능한 위치의 제2 및 제3 범위를 각각 가리키는 제2 및 제3 그라운드 라인 데이타를 얻기위해 제2 및 제3 방향 데이타를 진행시키고, 다른 베이스 스테이션에대해 이동 스테이션으로부터의 라디오 파의 각각의 인입 방향을 가리키는 제2 및 제3 방향 데이타, 적어도 두개의 다른 베이스 스테이션의 각각의 인입 방향 산정 수단으로부터 수신하고, 이동 스테이션의 가능한 위치의 제1 범위를 표현하는 제1 그라운드 라인데이타를 얻도록 그라운드 레벨 이상의 어레이 안테나의 높이를 표현하는 공지된 데이타와 관련한 방향 데이타를 진행시키고, 이동 스테이션으로부터 수신된 라디오파의 산정된 인입 방향을 가리키는 제1 방향 데이타를, 베이스 스테이션의 인입 방향 산정 수단으로부터 수신하는 이동 스테이션 위치 산정 수단을 더 포함하며, 여기서 피크 발생 수단은 산정된 위치에따라, 피크의 모양과 방향성의 피크 방위 둘 다를 결정하도록하는 안테나 지향성 제어 수단을 제어하는 안테나 지향성 제어 수단에 공급된 제어 신호를 발생하는 위치 데이타에 응답한다.
대안으로, 각 이동 스테이션은 제1 타임 포인트(tl) 다음에 제2 타임 포인트(t2)에서의 이동 스테이션의 위치와 제1 타임 포인트 (tl)에서의 이동 스테이션의 위치 사이의 차를 표현하는 변위 벡터를 유도하는 변위 벡터 발생 수단과, 라디오에의해 베이스 스테이션에 변위 벡터를 표현하는 데이타를 전송하는 수단을 포함할 수 있으며, 베이스 스테이션의 어레이 안테나는 어레이 축을따라 놓인 그의 소자를 갖는 선형 어레이 안테나이며, 베이스 스테이션은 피크 발생 수단에 위치 데이타를 공급하고 산정된 위치를 가리키는 위치 데이타를 발생하고, 제2 타임 포인트(t2)에서의 이동 스테이션의 위치를 산정하도록 제1 그라운드 라인 데이타와 제2 그라운드 라인 데이타와 관련하여 변위 벡터 값으로 동작하고, 이동 스테이션의 가능한 위치의 제2 범위를 표현하는 제2 그라운드 라인 데이타를 유도하도록 놓은 값과 이동 스테이션에대한 산정된 방향 데이타에서 동작하도록 제2 타임 포인트 (t2)에서 동작하고, 이동 스테이션의 가능한 위치의 제1 범위를 표현하는 제1 그라운드 라인 데이타를 유도하도록, 그라운드 레벨 이상의 어레이 안테나의 높이에대한 공지된 값과 관련하여, 인입 방향 산정 수단으로부터 거리 검출 수단에 공급되고, 이동 스테이션에대한 산정된 방향 데이타로 동작하도록 제1 타임 포인트 (tl)에서 동작하는 이동 스테이션 위치 산정 수단을 더 포함하며, 피크 발생 수단은 산정된 위치에 따라, 피크의 모양과 방향성의 피크 방위 둘 다를 결정하도록하는 안테나 지향성 제어 수단을 제어하는 안테나 지향성 제어 수단에 공급된 제어 신호를 발생하는 위치 데이타에 응답한다.
베이스 스톄이션의 어레이 안테나는 어레이 축을따라 놓인 그의 소자를 갖는 선형 어레이 안테나이며, 또다른 특징으로, 상기 지향성 제어 안테나 장치는 수평면내에서 회전하는 어레이 축을따라 어레이 안테나를 회전시키는 안테나 회전 수단과, 산정된 위치를 가리키는 위치 데이타를 발생하고 이동 스테이션의 위치를 산정하도록, 제2 각 위치로 어레이 축이 회전될때 유도되고, 제2 산정된 방향을 표현하는 제2 방향 데이타와, 어레이 축이 제1 각 위치일때 유도되고, 제1 산정된 방향을 표현하는 인입 방향 산정 수단으로부터 제1 방향 데이타에서 동작하고, 방향 정보를 수신하는 위치 산정 수단을 포함할 수 있으며, 피크 발생 수단은 산정된 위치에따라, 피크의 모양과 방향성의 피크 방위 둘 다를 결정하도록하는 안테나 지향성 제어 수단을 제어하는 안테나 지향성 제어 수단에 공급된 제어 신호를 발생하는 위치 데이타에 응답한다.
베이스 스테이션에대한 지향성 제어 안테나 장치를 제공하는 본 발명의 또다른 특징에 따르면, 이동 스테이션으로부터 수신된 라디오 파의 전파 지연 시간을 산정하는 전파 지연 시간 산정 수단과, 이동 스테이션으로부터, 반사 파로서 수신된 라디오 파와 직접 파로서 수신된 라디오 파의 전계의 각각의 세기를 측정하는 전계 세기 측정 수단과, 직접 파와 반사 파의 전계 세기의 비율과 산정된 라디오파 전파 지연 시간을 토대로, 인입 방향 산정 수단에 의한 라디오 파 인입 방향의 산정 결과가 다중-통로 전파 신호의 효과를위한 이동 스테이션으로부터 수신된 신호를 보상하고, 베이스 스테이션의 서비스 영역내의 이동 스테이션에서만 이동 스테이션이 있음을 가리킬때, 전파 지연 시간 산정 수단으로부터 전파 지연 시간의 산정된 값과 인입 방향 산정 수단으로부터의 인입 방향 데이타를 수신하는 전파 통로 균등화 수단을 더 포함한다.
상기 장치에 따르면, 전파 통로 균등화 수단은 직접 파와 반사 파의 전계 세기의 비율과 산정된 라디오 파 전파 지연 시간에따라 결정된 부분에서 지연 소자의 각각의 출력 신호를 결합하는 수단과, 반사된 신호에 지연의 연속적인 증가를 인가하는 케스케이드에서 접속된 복수의 지연 소자를 포함할 수 있다.
또다른 특징에 따르면, 베이스 스테이션의 지향성 제어 안테나 장치는 또한 이동 스테이션의 (N-1, N은 1이상의 정수)의 방향으로 각각 향하고, 각각의 인입라디오 파 방향이 인입 방향 산정 수단에의해 N 이동 스테이션에대해 산정될때, 어레이 안테나의 방사 패턴의 널 포인트를 설정하는 널 포인트 발생 수단을 포함할 수 있다.
상기 장치는 시스템의 다른 베이스 스테이션과 이동 스테이션 사이에 실행된 통신과 베이스 스테이션에의해 전송된 신호 사이의 방해의 가능성을 또 감소시킬 수 있다.
또다른 특징에 따르면, 본 발명은 적어도 하나의 베이스 스테이션과 복수의 이동 스테이션을 갖는 이동 통신 시스템의 베이스 스테이션을위한 지향성 제어 안테나 장치를 제공하며, 어레이 축을 따라 놓인 그의 소자를 갖는 선형 어레이 안테나와, 고정된 각에의해 어레이 안테나의 어레이 축으로부터 오프셋인 방향의 방향성을 갖는 적어도 하나의 오프셋 안테나 소자와, 크기 사이의 차를 토대로, 이동 스테이션이 위치된 방향을 산정하고, 상기 결합된 수신 신호 사이의 차의 크기를 얻고, 두개의 걸합된 수신 신호를 얻도록 제2 안테나의 각각의 소자의 수신된 신호를 결합하고 제1 안테나 세트의 소자의 수신된 신호를 결합하며, 제2 안테나 소자 세트의 수신된 신호로서 어레이 안테나의 잔여 소자의 각각의 수신된 신호를 수신하고, 제1 안테나 소자 세트의 수신된 신호로서 어레이 안테나의 소자의 세트와 오프셋 안테나 소자의 각각의 수신된 신호를 수신하는 인입 방향 산정 수단을 포함한다.
또다른 특징에 따르면, 본 발명은 복수의 이동 스테이션을 갖는 이동 통신 시스템의 베이스 스테이션을위한 지향성 제어 안테나 장치를 제공하는데 여기서 베이스 스테이션은 또 인입 방향 산정 목적에 사용된 제1 어레이 안테나와 데이타 전송 및 수신 안테나로서만의 기능인 제2 어레이 안테나로 제공된다.
제1 및 제2 어레이 안테나가 데이타 전송/수신 을 위해서와 방향 산정을위해 각각 이용된 구성에 따르면, 베이스 스테이션은 필요하다면, 상기 안테나가 방향 산정을위해 이용될 수 있는 수단으로 제공될 수 있다. 특히, 그 특징에 따르면, 베이스 스테이션의 지향성 제어 안테나 장치는 인입 방향 산정 수단에의해 유도된 이동 스테이션의 산정된 수가 제1 어레이 안테나의 소자의 수 보다 클 수 있는지의 여부를 판단하는 수단과, 이동 스테이션의 수가 제1 어레이 안테나 소자의 수보다 클 수 있는 산정으로서 얻어질 때 로컬 영역내에 위치된 이동 스테이션의 수의 산정을 정정하고 이동스테이션으로부터의 라디오 파의 인입 방향을 산정하는 인입 방향 산정 수단에의해 조합하여 사용된 제2 어레이 안테나 수신 안테나 소자의 전부와 제1 어레이 안테나소자의 전부로부터 얻어진 각각의 수신 신호에의해 제어를 실행하는 수단을 더 포함한다.
이러한 장치에 의하면, 이동 스테이션의 수가 먼저 제1 어레이 안테나의 소자의 수 보다 클 수 있는 인입 방향 산정 수단(즉, 제1 어레이 안테나만을 사용함으로써)으로부터의 산정 결과로서 얻어진다면, 상기 산정된 결과는 올바르게 얻어지지 않을 가능성을 나타낸다. 이 경우에, 제2의 어레이 안테나의 소자(즉, 데이타 전송 및 수신) 또한 이용될 수 있어서, 그들의 방향과 이동 스테이션의 수 산정에 사용된 안테나 소자 전체의 수는 증가한다. 각각의 방향에 대한 이동 스테이션의 최대 수는 증가 될 수 있는 인입 방향 산정 수단에 의해 동시에 산정될 수 있다.
본 발명에 따르면, 베이스 스테이션 안테나의 안테나 방향성의 셰이핑은 반드시 하나의 특정한 이동 스테이션의 방향으로 향해진 단일 피크를 형성하도록 국한되지 않는다. 다수의 이동 스테이션의 각각의 산정된 방향을 향하고, 동시에 다수의 피크가 형성될 가능성은 같다.
게다가, 각각의 이동 스테이션의 산정된 위치가 상기 장치에의해 유도된다면, 시스템의 이동 스테이션과 다른 베이스 스테이션 사이의 통신 방해의 위험을 최소화하고, 또다른 하나와 충분히 인접하게 위치된 복수의 이동 스테이션 각각과 통신을 활성화시키도록 그려진 단일 피크 형성이 가능할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따르는 지향성 제어 안테나 장치의 제1 실시예의 일반적인시스템 블럭도
도 2는 이동 스테이션의 산정된 방향에 따라 형성된 베이스 스테이션의 안테나 방향의 피크를 도시하는 개념적 선도
도 3은 마이크로스트립 안테나를 사용하고, 360°의 방위 지향성 제어를 제공하는 어레이 안테나의 일 예를 도시하는 선도
도 4는 도 1의 실시예에서의 주파수 변환기 섹션의 일반적인 회로 선도
도 5는 도 1의 실시예에서의 안테나 지향성 제어 섹션의 일반적인 회로도로서, 안테나 방향의 제어는 어레이 안테나의 각 소자에 대응하는 기저대역 신호의 크기와 위상의 제어에의해 수행된다
도 6은 도 1의 실시예에서의 인입 방향 산정 섹션의 동작을 도시하는 흐름도
도 7은 도 1의 실시예에서의 피크 발생 섹션의 동작을 도시하는 흐름도
도 8은 제1 실시예의 제1 구성의 일반적인 시스템 블릭도로, 안테나 방향의 제어는 어레이 안테나의 각 소자에 대응하는 전송 주파수 신호의-크기와 위상의 직접 제어에의해 수행된다.
도 9는 상기 안테나 소자의 수신된 신호에서만 사용되는, 도 8의 실시예에서의 주파수 변환기 섹션의 일반적인 회로도
도 10은 전송된 신호에서만 사용되는, 도 8의 실시예에서의 주파수 변환기 섹션의 일반적인 회로도
도 11은 도 8의 실시예에서의 안테나 지향성 제어 섹션의 일반적인 회로도
도 12는 도 8의 실시예에서의 피크 발생 섹션의 동작을 도시하는 흐름도
도 13은 제2 실시예의 제1 구성의 일반적인 시스템 블럭도로서, 안테나 방향의 제어는 어레이 안테나의 각 소자에 대응하는 전송 주파수 신호의 크기와 위상의 직접 제어에의해 수행된다
도 14는 도 13의 실시예에서의 주파수 변환기 섹션의 일반적인 회로도
도 15는 도 13의 실시예에서의 안테나 지향성 제어 섹션의 일반적인 회로도
도 16은 도 13의 실시예에서의 피크 발생 섹션의 동작을 도시하는 흐름도
도 17은 데이타 통신과 방향 산정에 사용하는 별도의 어레이 안테나를 각각 갖는, 본 발명에 따르는 지향성 제어 안테나 장치의 제2 실시예의 일반적인 시스템 블럭도
도 18은 도 17의 실시예에서의 주파수 변환기 섹션의 일반적인 회로도
도 l9는 본 발명에 따르는 지향성 제어 안테나 장치의 제3 실시예의 일반적인 시스템 블럭도
도 20은 도 19의 실시예에서의 주파수 변환기 섹션의 일반적인 회로도
도 21은 도 20의 실시예에서의 안테나 지향성 제어 섹션의 일반적인 회로도
도 22A,22B,22C는 도 20의 실시예에서의 인입 방향 산정 섹션의 동작을 도시하는 흐름도로, 이동 스테이션의 산정된 수가 어레이 안테나 소자의 전체 수보다 크거나 같다고 판단될 때, 이동 스테이션으로부터 수신된 신호방향동안 어레이 안테나의 방향 피크를 연속적으로 주사함을 토대로 방향 산정은 실행된다
도 23,24,25,26,27A,27B 및 28A,28B는 라디오 파를 수신하는 선형 어레이 안테나의 축과 이동 스테이션으로부터의 인입 라디오 파의 방향 사이의 각이 같은 반원뿔의 각을 갖는 원추 면과 그라운드 사이의 교차 라인으로, 이동 스테이션의 가능한 범위를 산정하는 원리를 도시하는 개념적 선도
도 29는 베이스 스테이션에의한 이동 스테이션의 각각의 위치를 산정할 수 있는, 본 발명의 제4 실시예의 일반적인 시스템 블럭도
도 30,31은 제4 실시예의 기본 원리를 도시하는 선도
도 32는 도 29의 제4 실시예에서의 이동 스테이션 위치 산정 섹션의 동작에 대한 흐름도
도 33은 베이스 스테이션에의한 이동 스테이션의 각각의 위치를 산정할 수 있는, 본 발명의 제5 실시예의 일반적인 시스템 블럭도
도 34는 도 33의 제5 실시예에서의 이동 스테이션 위치 산정 섹션의 동작에 대한 흐름도
도 35는 제5 실시예에서의 필드 강도 측정 섹션의 회로도
도 36은 베이스 스테이션에의한 이동 스테이션의 각각의 위치를 산정할 수 있는, 본 발명의 제6 실시예의 일반적인 시스템 블럭도
도 37은 제6 실시예의 기본 원리를 도시하는 개념적 선도
도 38A,38B는 제6 실시예에서의 이동 스테이션 위치 산정 섹션의 동작에 대한 흐름도
도 39는 제 6실시예에서의 이동 스테이션의 변위 벡터 발생 섹션의 기본적인 시스템 블럭도
도 40은 선형 어레이 안테나의 회전을 토대로하고, 베이스 스테이션에의해 이동 스테이션의 각각의 위치를 산정할 수 있는, 본 발명의 제7 실시예의 일반적인 시스템 블럭도
도 41은 제7 실시예의 기본 원리를 도시하는 개념적 선도
도 42는 제7 실시예에서의 이동 스테이션 위치 산정 섹션의 동작에대한 흐름도
도 43은 다중-통로 전파 효과의 효과를위한 베이스 스테이션의 전송된 신호와 수신된 신호를 보상할 수 있는, 본 발명의 제8 실시예의 일반적인 시스템 블럭도
도 44는 도 43의 실시예에서의 전파 통로 이퀄라이지 섹션의 일 예에대한 회로도
도 45는 복수의 베이스 스테이션의 각각이 고정된 수의 통신 채널로 할당된 이동 통신 시스템에서, 각각의 베이스 스테이션중 통신 채널 이용을 균등화할 수 있는, 본 발명의 제8 실시예의 일반적인 시스템 블릭도
도 46A,46B는 도 45의 제8 실시예에서의 이동 스테이션의 영역 체인지오버 제어 섹션의 동작에 대한 흐름도
도 47은 제8 실시예의 기본 원리를 도시하는 개념적 선도
도 48은 불규칙하게 결정된 타임 슬롯에서, 각각의 이동 스테이션은 방향 산정 목적에 사용된 제어 신호를 전송하는, 본 발명의 제9 실시예의 일반적인 시스템 블럭도
도 49는 도 48의 실시예에서의 베이스 스테이션에의해 사용된 가변 대역-통과 필터의 섹션에대한 일 예의 회로도
도 50은 도 48의 실시예에서의 가변 대역-통과 필터의 제어와 불규척하게 결정된 타임 슬롯 사이의 관계를 도시하는 타이밍도
도 51은 도 48의 실시예에서의 제어 신호 전송 섹션의 일 예에대한 기본적인 시스템 블럭도
도 52는 베이스 스테이션이 현재 통신중이 아닌 이동 스테이션의 각각의 방향이 이루어지고, 베이스 스테이션의 안테나 방향의 널 포인트가 발생될 수 있는, 본 발명의 제10 실시예의 일반적인 시스템 블럭도
도 53은 도 52의 실시예에서의 인입 방향 산정 섹션의 동작에대한 흐름도
도 54는 도 52의 실시예에서의 널 포인트 발생 섹션의 동작에대한 흐름도
도 55는 이동 스테이션의 방향을 얻고, 어레이 안테나의 축으로부터 오프셋한 안테나 소자와 선형 어레이 안테나의 방향 특성 사이의 차를 베이스 스테이션이 이용하는, 본 발명의 제11 실시예의 일반적인 시스템도
도 56은 도 55의 실시예에서의 인입 방향 산정 섹션의 동작에대한 흐름도
도 57은 도 55의 실시예에서 사용된 안테나 소자의 제1 및 제2 세트의 각각의 방향 특성을 도시하는 그래프
도 58은 도 57의 특성사이의 차 값과 라디오 파의 인입 방향 사이의 관계를 도시하는 그래프
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
12 : 인입 방향 산정 섹션13 : 안테나 지향성 제어 섹션
14 : 주파수 변환기 섹션15 : 피크 발생 섹션
본 발명의 실시예는 도면을 참조로 이하 기술될 것이다. 도 1은 본 발명에 따르는 지향성 제어 안테나 장치의 제1 실시예의 시스템 블럭도이다. 도 1에서,11은 이동 통신 시스템의 베이스 스테이션의 어레이 안테나이다. 어레이 안테나(11)는 여기서 11a,11b,11c로 지정된 복수의 안테나 소자로 형성되며, 예로 망이크로 스트립 안테나, 또는 배면 반사 소자를 갖는 간격진 다이폴 안테나의 어레이일 수 있다. 12는 이동 스테이션으로부터 전송된 라디오 파의 각각의 인입 방향을 산정하도록, 어레이 안테나(11)의 소자에의해 얻어진 수신 신호에서 동작하는 인입 방향산정 섹션이다. 15는 피크 발생 섹선(15)에의해 결정된 각각의 방향으로 향한 어레이 안테나(11)의 방향성에서 피크를 발생하도록하는 안테나 방향 제어 섹션(13)을 제어하는 제어 신호를 발생하고, 인입 방향 산정 섹션(12)에의해 공급된 방향 데이타로 동작하는 피크 발생 섹션이다.
상기 실시예에서, 안테나 지향성 제어 섹션(13)은 또한 베이스 스테이션의 전송 동작 동안 안테나 소자의 I. F. 전송 신호 각각으로 전송 기저대역 신호를 변환하는데 사용하고, 베이스 스테이션의 수신 동작 동안 수신된 기저대역 신호로 안테나 소자의 I. F. 신호를 변환하는데 사용한다.
상기 실시예에서, 14는 수신 동작 동안 I. F. 로 수신된 라디오 신호의 다운-변환과 전송 동안 전송 주파수 즉, 라디오 주파수 대역으로 변조된 중간-주파수 신호의 업-변환을 수행한다.
도 4 및 도 5 는 각각 주파수 변환기 섹션(14)의 내부 구성에대한 상세도와 도 1의 실시예의 안테나 지향성 제어 섹션(13)을 도시한다. 도 5에서 스위치(13g)로 나타난 바와같이, 시스템은 동작의 수신 모드(RX)와 전송 모드(TX) 사이가 스위치될 수 있다. 전송 모드에서, 기저대역 신호는 이득-제어 증폭기(13d, 13e)의 각 쌍에 의해 증폭되고, 각 결과의 증폭된 신호의 쌍은 주파수 소스(13f)로 부터 공급된 고정-주파수 신호와함께 한쌍의 증배기 (즉, 믹서)에 공급되어, 변조된 중간 주파수 (I. F.) 신호의 대응하는 쌍으로 변환된다. 상기 증배기의 하나에 공급된 고정-주파수 신호의 위상은 90° 위상 이동기(13b)에의해 90°이동되며, 결과 쌍의 변조된 I. F. 신호가 합해져서, 증폭기(13d, 13e)의 증폭 팩터(factor)의 결합에의해 결정된 위상과 크기를 갖는 단일 변조된 i. f. 신호를 얻는다 (간략성을 위해, I. F. 필터는 도면에 도시되지 않음).
상기 증폭 팩터는 후술되는 바와같이, 피크 발생 섹션(15)으로부터 공급된 각각의 증폭 팩터 제어 신호에의해 결정된다. 그리하여 얻어진 각 위상과 크기-제어 I. F. 신호가 주파수 변환기 섹션(14)에 공급된다.
도 4에 도시된 바와같이, 그리하여 안테나 지향성 제어 섹션(13)으로부터 공급된 각 위상 및 크기-제어 I. F. 신호는 대응하는 증배기(14a)에 입력하고, 또한 주파수 소스(14b)로부터 고정된 고주파수 신호가 공급되어, 대응하는 변조된 라디오-주파수 전송 신호를 얻는다. 상기 전송 신호 각각은 어레이 안테나(11)의 소자의 대응하는 하나에 공급된다.
시스템이 동작의 수신 모드로 세트될때, 어레이 안테나(11)의 안테나 소자로 부터의 각 RF 수신 신호는 증배기(14a)의 대응하는 하나에 입력하여, 대응하는 I. F. 신호로 다운-변환되고, 그것은 안테나 방향 제어 섹션(13)뿐 아니라 인입 방향 산정 섹션(12)에 공급된다. 안테나 지향성 제어 섹션(13)에서, 증배기(13a,13c) 및 증폭기(13d, 13e)의 각각은 전송 모드(즉, 간략성을위해 도면에서는 생략되었던 수단을 이용함으로써)에서의 동작에 대해 기술된 것으로부터의 입력/출력 신호 흐름의 반대 방향으로의 기능이 고려될 수 있다. 이 경우에, 안테나 소자로부터의 각각 수신된 I. F. 신호는 증배기(13a,13e)둘 다에 입력하여 90°위상이 다른 두개의 대응하는 기저대역 신호를 얻고, 그것은 각각 대응하는 쌍의 증폭기(13d, 13e)에의해 증폭된다. 그 결과 쌍의 기저대역 신호가 걸합되어, 인입 방향 산정 섹션(12)으로부터 공급된 제어 신호에 의해, 증폭기(13d, 13e)를 위해 세트된 각각의 증폭기 팩터에의해 결정된 위상과 크기를 갖는 기저대역 신호를 얻는다. 그리하여 각각의 위상 및 크기-제어된 기저대역 신호가 각각의 안테나 소자로부터 얻어지고나서 최종 수신된 기저대역 신호를 얻도록 결합된다.
그 방식에서, 전송 동작 및 수신 동작 동안, 어레이 안테나(11)의 안테나 소자의 수신 또는 전송 신호 각각에 인가된 위상 이동과 증폭의 각각의 값이 안테나에대한 특정한 방사 패턴을 발생하도록 걸정되어, 베이스 스테이션은 하나이상의 특정한 이동 스테이션과 통신할 수 있는데, 즉, 이동 스테이션은 베이스 스테이션의 서비스 영역내에 있는 것이다.
상기 이동 스테이션으로부터 전송된 라디오 파의 각각의 인입 방향을 알아내기 위해서, 인입 방향 산정 섹션(12)은 MUSIC (다중 신호 분류) 방법 또는 ESPRIT(회전 불변 기술을 통한 신호 파라미터의 산정)을 사용함으로써, 수신 모드로 시스템이 동작하는 동안 안테나 소자로부터 각각 수신된 신호를 진행하는 절차를 주기적으로 실행한다. 그러한 방법은 하나이상의 이동 스테이션으로부터 생략된 라디오파의 각각의 인입 방향 산정에 사용될 수 있어서 안테나(11)에 대해 상기 이동 스테이션의 각각의 방향을 산정한다.
어레이 안테나의 다양한 타입이 어레이 안테나(11)로서 사용될 수 있다. 특히, 매우 날카롭게 정해진 방향성은 불필요하므로, 간단한 선형 어레이 안테나 사용이 가능하다. 말하자면, 안테나(11)와 각 이동 스테이션 사이의 높이 차가 아주 크지 않거나, 안테나(11)로부터 각 이동 스테이션의 거리가 충분히 크다면, 선형 어레이 안테나의 소자에의해 수신된 라디오 파의 인입 방향은 라디오 파의 소스의 방위 방향과 거의 같다.
상기 MUSIC 방법은 1986년 3월 안테나 및 전파에 관한 IEEE 회보 3, AP-34의 슈미트에의해 기술되어있는 반면에, ESPRIT 방법은 1989년 7월 ''음향, 음성 및신호 처리에 관한 IEEE 회보 7, 37 의 로이 및 카이라트에의해 기술되어있다.
덧붙이면, 다양한 이동 스테이션으로부터 수신된 신호 세기의 각각의 레벨을 토대로, 베이스 스테이션은 상기 이동 스테이션이 베이스 스테이션의 서비스 영역내에 현재 위치된 것을 결정한다. 이동 통신 시스템의 베이스 스테이션의 서비스영역을 결정하는 상기 기술은 공지되어있으므로, 더이상의 설명은 생략될 것이다.
베이스 스테이션의 서비스 영역내에 위치된 이동 스테이션에대해 산정된 방향은 상술된 바와같이, 어레이 안테나(11)의 소자에의해 전송되거나 수신된 각각의 신호에 인가된 증폭과 위상 이동의 각각의 정도를 제어하는 제어 신호에대해 적절한 값을 결정하도록 피크 발생 섹션(15)에의해 사용된다. 위상 이동 및 증폭 값의 결합은 안테나 소자 신호 각각에대해 설정되어 피크 발생 섹션(15)에의해 결정되는 반면, 베이스 스테이션은 이동 스테이션에대해 산정되어온 방향으로 향한 안테나 방향성의 피크를 발생하도록 이동 스테이션과 통신한다. 이것은 (a) 이동 스테이션과 통신을 수행하도록, 베이스 스테이션에 요구된 수신기 감도와 전송기 파워의 최소 레벨을 보장하며, (b) 이동 통신 시스템의 다른 베이스 스테이션의 인접한 서비스 영역내에서 수행된 통신과 베이스 스테이션의 서비스 영역내에서 이동 스테이션과의 통신 사이에 발생하는 방해의 가능성을 최소화시킨다.
도 2는 베이스 스테이션의 서비스 영역내에있는 이동 스테이션과 베이스 스테이션 사이의 관계를 개념적으로 도시하는 간단한 선도이다. 도 2에서, 21은 베이스 스테이션이고, 23은 베이스 스테이션의 안테나 지향성 제어 섹션에의해 형성된 안테나 방향 빔이며, 24 및 25는 각각의 이동 스테이션이다. 이동 스테이션 둘 다 베이스 스테이션 21 의 서비스 영역 내에 있다고 가정하면, 베이스 스테이션 21의 어레이 안테나(11)의 방사 패턴(23)은 이동 스테이션(24 및 25)의 방향으로 향해진 안테나 방향성의 각각의 피크와 더불어, 도 2에서 나타난 바와같이 형성될 수 있다.
도 2에 도시된 경우에서 전송은 어레이 안테나(11)에 의해 동시에 수신된 두개의 이동 스테이션이 있다고 가정될 수 있다. 상기 두개의 전송이 같은 주파수 대역을 이용하는조차, 전송이 각각의 다른 데이타에의해 변조된다면 이동 스테이션으로부터 수신된 각각의 신호는 상호 관련이 없게되어, 두개의 이동 스테이션의 각각의 방향을 검출하는 것이 인입 방향 산정 섹션(12)에 대해 가능해진다. 최대로, 다수의 이동 스테이션의 각각의 방향이 베이스 스테이션 안테나의 안테나 소자 전체의 수 보다 크지 않은지의 판단이 가능하다.
그리하여, 이동 스테이션의 수는 베이스 스테이션의 서비스 영역내에서 동작하고, 상기 이동 스테이션의 각각의 방향은 이동 스테이션에의해 전송된 라디오 파의 인입 방향을 토대로 얻어질 수 있다.
각 베이스 스테이션이 수평으로 배치된 어레이 축을 갖는 선형 어레이 안테나를 이용한다고 이하 기술된 실시예의 각각에 대해 가정된다. 그 경우에, 개념베이스 스테이션의 안테나에 대한 이동 스테이션의 방향 은 방위 각도의 값을 의미한다.
도 5의 예에서 위상 및 크기의 전술된 변형이 기저대역 레벨로 전송되거나 수신된 신호로 응용된다고 가정되었을지라도, 그러한 변형이 중간 주파수 (I. F.) 레벨로 응용되는 것이 같이 가능하다. 그 경우 예로, 도 4의 증배기(14a)의 각각은 한 쌍의 증배기 즉, I. F.주파수로부터 직접 업-변환 또는 다운-변환을 수행하는 제1 증배기와, 90°이동으로 업-변환 또는 다운-변환을 수행하는 제2 증배기에의해 대치된다. 각각의 상기 증배기의 I. F. 신호는 도 5의 증배기(13a, 13c)와 같은 방식으로, 이득-제어 증폭기로부터 공급되거나 얻어진다.
간략성을위해, 도 1의 어레이 안테나(11)은 세 개의 안테나 소자만을 갖는 것처럼 도시되었지만, 소자의 실제 수는 크다. 게다가, 일반적으로 베이스 스테이션의 어레이 안테나는 방향이 완저히 360°의 방위를 통해 연장할 수 있을 필요가 있다. 써클에서 어레이된 안테나 소자를 갖는 어레이 안테나를 구성함으로써 이것을 성취할 수 있다. 어쨌든 복수의 선형 어레이 안테나 사용이 마찬가지로 가능하며, 각각은 수평으로 배치된 어레이 축을 갖고 그의 측만 방향성을 갖는다. 상기 선형 어레이 안테나는 선형 마이크로스트립 안테나, 또는 각각 배면 반사기에 제공된 수직 다이폴 안테나의 선형 어레이로서 형성될 수 있다. 요구된 360°의 방위적용 범위를 얻기위해서는, 한 쌍의 상기 어레이 안테나가 연속하여 즉,180°의 방위 적용 범위를 제공하는 어레이 안테나로 배치될 수 있다. 대안으로, 도 3에 도시된 바와같이, 각각 120°의 방위 적용 범위를 제공하는 세 개의 어레이 안테나(800,801,802, 상기 예에서, 마이크로스트립 안테나)의 세트 구성이 가능하다.
도6은 이동 스테이션의 각 방향을 표현하는 데이타를 유도하는 인입 방향 산정 섹션, 12)에 의해 실행된 처리의 기본적인 흐름도이다. 단계 S1에서, 상기 실시예에 의하면 수신된 I. F.신호는 방향 산정 처리를위해 사용되므로, N개의 연속적인 데이타 비트는 N개의 연속적인 데이타 비트로 변조된 I. F. 신호를 의미한다.
MUSIC 또는 ESPRIT 기술에의하면, 얻어진 산정 정확도는 처리된 수신 데이타의 양에 영향을 미치는데, 즉, 연속적으로 수신된 비트의 최소 수는 소정 레벨의 정확성을 얻기위해 각 방향 산정 동작에 사용되어야만 한다.
일반적으로, 도 6에서 S3으로 도시된 단계는 이동 스테이션과 베이스 스테이션이 현재 통신중이거나, 통신을 시작하는 시간에서 피크 발생 섹션(15)에 공급된 하나의 특정한 이등 스테이션에대한 방향 데이타에서만의 결과일 것이다. 또한, 특별히 상술되지는 않았을지라도, 인입 방향 산정 섹션 또는 피크 발생 섹션은 이를테면 베이스 스테이션이 전송동안 피크 발생 섹션에 데이타를 공급하고, 인입 방향산정 섹션에의한 방향 산정 동작의 실행 사이 간격에서 산정된 방향 데이타를 일시적으로 저장하는 메모리를 포함한다.
게다가, 인입 방향 산정 섹션은 현재 베이스 스테이션의 서비스 영역에있는 이동 스테이션의 전체 수를 산정하도록 산정된 방향 정보를 사용할 수 있다.
도 7은 인입 방향 산정 섹션(12)으로부터 공급된 방향 데이타상에서 동작하고 피크 발생 섹션(15)에의해 실행된 처리의 기본적인 흐름도이다. 상기 실시예에 의하면, 수신되거나 전송된 신호로 적용된 증폭 및 위상 이동의 정도는 상술된 바와같이 안테나 지향성 제어 섹션(13)의 증폭기에대해 설정된 각각의 증폭 팩터에의해 결정되어, 상기 증폭 팩터에대한 적절한 값은 인입 방향 산정 섹션(12)에의해 발견된 방향 각각에서 안테나 방향성의 각각의 피크를 발생하는 도 7의 단계 S2 에서 결정된다. 일반적으로, 상술된 바와같이, 단지 피크는 한 때 발생된 특정한 이동 스테이션의 방향으로 향한다. 어쨌든 상술된 바와같이 본 발명은 상기 장치에 국한되지 않으며, 복수의 이동 스테이션의 각각으로 향한 복수의-피크를 동시에 형성할 수 있다. 표현의 간결함을위해, 이동 통신 시스템의 이도 스테이션을 확인하는 방법은 공지되어있으므로, 특정한 이동 스테이션의 확인을위한 산정된 방향을 링킹하는 수단은 기술되지 않는다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예의 제1 장치의 시스템 블럭도이다. 도 8에서, 33은 안테나 지향성 제어 섹션이다. 도 8의 장치는 어레이 안테나(11)의 방향성을 결정하고, 어레이 안테나의 소자의 (R. F.) 전송 신호 또는 수신 신호 각각에 적용된 위상 이동 및 증폭 값의 직접 제어를 수행하는 안테나 지향성 제어 섹션(33)이 도 1과 다른점이다. 상기 장치에의하면, 도 1의 장치에서와같이, 인입 방향 산정섹션(12)은 데이타가 이동 스테이션으로부터 수신된 즉, 정상 수신 동작 동안 이동스테이션의 방향을 산정할 수 있다. 어쨌든 피크는 전송 동작 동안에서만 어레이안테나(11)의 방향성으로 형성된다. 상기 동작은 도 1의 장치와 거의 동일하므로, 차이점만 기술될 것이다. 도9는 주파수 변환기 섹션(34)의 내부 구성을 도시한다.
도시된 바와같이, 수신 동작 동안, 안테나 소자로부터 수신된 신호에서 I. F. 로의 다운-변환은 증배기(216)에의해 수행되고, 최종 수신된 신호를 얻도록 결합되고 증폭기(214)에의해 증폭된 기저대역 신호와 더불어 증배기(213)에의해 I. F. 에서 기저대역으로 변환한다. 제2 주파수 변환기 섹션(35)은 안테나 지향성 제어 섹션(33)에 R. F. 전송 신호를 공급하는 도 10에 도시된 바와같이 구성된다. 안테나 지향성 제어 섹션의 구성은 도 11에 도시된 바와같다. 여기서, 각 안테나 소자의 전송 신호는 위상 이동기 33b 에의한 증폭의 양이고, 증폭기 33a 에의한 증폭의 양이며, 그것은 각각 피크 발생 섹션(32)으로부터 안테나 지향성 제어 섹션(33)으로 공급된 인입 방향 데이타에따라 피크 발생 섹션(32)으로부터 공급된 제어 신호에의해 결정된다. 처리 순서는 도 12에 도시된 바와같이, 인입 방향 산정 섹션(12)으로부터 공급된 한 세트의 방향 데이타에 응답하여, 상기 실시예의 피크 발생 섹션(32)에의해 실행된다.
제1 실시예의 제2 장치는 도 13에 도시된 바와같다. 도 13의 인입 방향 산정섹션(12)의 기능은 상술된 도 1의 인입 방향 산정 섹션(12)의 것과 동일하다. 여기서, 도 1의 장치에 대해서, 이동 스테이션의 방향으로 향한 방향성 피크는 전송 및 수신 동작 동안 발생된다. 어쨌든 인입 라디오 파 방향의 산정을위해 결과로서의 I. F. 또는 기저대역 신호를 사용하기전에, 각각 동일한 양으로 안테나 소자의 수신 신호로 적용될 증폭 및 위상 이동의 양을 세트할 필요가 있다. 도 13에서, 안테나(11)소자의 각각의 전송 또는 수신 신호는 주파수 변환기 섹션(259)에 안테나 지향성 제어 섹션을 통해 전달된다. 수신 동작 동안, 인입 방향 산정 동작이 실행될때, 안테나 소자로부터의 I. F. 신호는 위상 이동 및 증폭의 동일한 양이 안테나 지향성 제어 섹션(257)에의해 안테나 소자로부터 수신된 (R. F.) 신호 각각에 적용되는 조건하에서 인입 방향 산정 섹션(12)에 공급된다. 방향 정보가 그리하여 얻어진후, 이동 스테이션에대해 결정된 방향의 각각에서 방향성 피크를 발생하는것처럼 안테나 소자의 전송/수신 신호로 증폭 및 위상 이동의 각각의 양을 적용하는 제어신호를 피크 발생 섹션은 발생한다.
도 14는 주파수 변환기 섹션(259)의 내부 구성을 도시하며, 도 15는 안테나지향성 제어 섹션(257)의 구성을 도시하며, 도 16은 방향 산정 동작이 인입 방향 산정 섹션(12)에의해 수행될 때 피크 발생 섹션(258)에의해 수행된 처리의 순서를 도시한다. 도 16에 도시된 바와같이, 인입 산정 섹션(12)에의해 방향 산정 동작을 실제로 시작하기전에, 피크 발생 섹션(258)은 어레이 안테나(11)의 안테나 소자로부터 수신된 신호 각각에 적용된 증폭 및 위상 이동 (이를테면, 제로)의 동일한 양을 보장하는 제어 신호를 발생한다. 그후, 피크 발생 섹션의 동작은 도 12에 기술된 것과 동일하다.
도 17은 본 발명의 제2 실시예의 시스템 블럭 다이러그램이다. 도 l7에서, 41은 인입 방향 산정을위해 이용된 수신 신호에서만 이용된 제1 어레이 안테나인 반면,42는 데이타 전송 및 수신 안테나로서만 이용된 제2 어레이 안테나이다. 인입 방향 산정 섹션(12), 안테나 지향성 제어 섹션(13)및 피크 발생 섹션(l5)은 상호 접속되며 도 1에 도시된 제1 실시예와 대응하여 지정된 섹션과 같은 방식으로 기능한다.
상기 실시예의 주파수 변환기 섹션(45)의 내부 구성은 도 18에 도시된 바와 같다. 도시된 바와같이, I. F. 로의 변환후, 제2 어레이 안테나(41)의 소자로부터 각각 수신된 신호는 인입 방향 산정 섹션(12)에 공급된다. 상기 실시예는 인입 방향 산정에 사용하기위해 수신된 신호를 얻도록 이용된 어레이 안테나로 제공된 것만이 도 1의 제1 실시예와 다르며 동작의 다른 것은 도 1의 제1 실시예에대해 기술된 것과 동일하다.
후술되는 바와같이, 이동 스테이션의 수가 방향 산정에 사용된 신호를 갖는 어레이 안테나의 소자의 전체 수 보다 크지 않으면, 상기 이동 스테이션의 전체 수의 정확한 산정과, 라디오 파로부터의 이동 스테이션 각각에대한 정확한 방향 정보를 인입 방향 산정 섹션이 얻는 것이 가능하다. 도 19는 한계를 극복할 수 있는 본 발명의 제3 실시예의 시스템 블럭도이다. 도 19에서, 5l은 인입 방향 산정 목적으로 수신된 신호를 얻는데 보통 사용된 제1 어레이 안테나이고, 52는 데이타 전송 및 수신 안테나로서 이용된 제2 어레이 안테나이다. 53은 인입 방향 산정 섹션이고, 54는 안테나 지향성 제어 섹션이며, 55는 주파수 변환 섹션이며, 56은 수신된 신호 세기 판단 섹션이며, 57은 피크 발생 섹션이다.
상기 실시예의 동작은 다음과 같다. 인입 방향 산정 섹션(53)은 베이스 스테이션의 서비스 영역내에있는 이동 스테이션의 방향과 수를 산정하도록 어레이 안테나(51)의 각각의 소자로부터 수신된 신호를 사용한다. 이동 스테이션의 산정된 수가 어레이 안테나(51)의 소자의 수 이하로 발견된다면, 이것은 신뢰할 수 있는 인입 방향 산정 섹션(53)에의해 얻어진 인입 방향 데이타를 가리키고, 그 후의 동작은 이전 실시예에 대해 기술된 것과 동일한데, 즉, 베이스 스테이션의 서비스 영역내에 있는 이동 스테이션의 각각의 방향으로 향한 피크로 방향성을 형성하는 안테나 지향성 제어 섹션(54)에의해 제어 신호를 피크 발생 섹션(57)이 발생하고, 이동 스테이션과의 통신은 수행될 수 있다.
어쨌든 이동 스테이션의 산정된 수가 어레이 안테나(51)의 소자의 수와 같게 알려진다면, 이것은 이동 스테이션의 수가 어레이 안테나(51)의 소자의 수보다 실제로 큰 조건, 또는 이동 스테이션의 수가 어레이 안테나(51)의 소자의 수와 같은 조건 둘 다를 가리킬 수 있다. 그리하여, 인입 방향 산정 섹션(53)으로부터 얻어진 산정 결과에서 에러의 가능성이 있다. 그런 이유로, 상기 경우에서는, 인입 방향 산정 섹션(53)은 이동 스테이션으로부터의 라디오 파의 인입 방향 산정에서, 제1어레이 안테나(51)뿐아니라 데이타 전송 및 수신 안테나(52)의 소자 전체의 수신된 신호를 이용한다.
그리하여 얻어진 산정 결과로부터 베이스 스테이션의 서비스 영역내에 있는 이동 스테이션의 수가 어레이 안테나(51) 및 데이타 전송과 수신 안테나(52)의 소자의 전체 수 이하로 알려진다면, 이것은 산정 결과가 정정이 고려될 수 있다는 것을 가리킨다. 그 경우에, 베이스 스테이션의 서비스 영역내에서 이동 스테이션의 방향으로 안테나 방향 피크를 안테나 지향성 제어 섹션(54)으로하여금 피크 발생 섹션(57)으로부터의 제어 신호가 방향지우고, 이동 스테이션과의 통신이 수행될 수 있다.
제1 어레이 안테나(51)와 데이타 전송 및 수신 안테나(52)의 소자 사용을 통해 인입 방향 산정 섹션에의한 산정 결과로서 얻어진 이동 스테이션의 수가 어레이 안테나(51)와 데이타 전송 및 수신 안테나(52)의 소자의 합과 같다고 알려진다면, 이것은 이동 스테이션의 수가 어레이 안테나(5l)와 데이타 전송 및 수신 안테나(52)의 전체 수 보다 큰 조건, 또는 이동 스테이션의 수가 실제로 어레이 안테나(51)와 데이타 전송 및 수신 안테나(52)의 소자와 같은 조건 둘 다를 가리킬 수 있다. 그리하여, 인입 방향 산정 섹션에의해 얻어진 산정 결과가 에러일 가능성이 있다. 그 이유로, 상기 경우에서 피크 발생 섹션(57)은 제어 신호를 발생하여 안테나 지향성 제어 신호(54)는 제1 어레이 안테나(51)와 데이타 전송 및 수신 안테나(52)의 여러 소자(즉, 전송 신호 또는 수신 신호)로부터 공급되거나 수신된 각각의 신호의 크기와 위상을 변경하며, 수신 모드에서 동작하는 장치와 더불어 전체 스윕범위(즉, 일반적으로, 360°의 방위각을 통함)를 통하여 안테나 방향성의 단일 피크의 스위핑을 수행하도록 한다. 스위핑 동작 동안, 이동 스테이션으로부터 얻어진 어떠한 수신 신호의 세기가 판단된다(이를테면, 수신된 신호 세기 판단 섹션(56)에 의해 결과로서의 기저대역 신호의 레벨을 토대로). 각 시간에서 신호는 상기 스위핑동안 어동 스테이션으로부터 수신되고, 이동 스테이션이 베이스 스테이션의 서비스 영역내에 위치된 것을 가리키도록 충분히 세고, 상기 스위핑은 일시적으로 정지되며 통신은 베이스 스테이션과 이동 스테이션 사이에 수행된다(예로, 설정된 시간 간격, 또는 필수의 간격 동안). 상기 스위핑은 그리고나서 서비스 영역내에 있는다음 이동 스테이션으로부터의 수신된 신호가 검출될 때까지 다시 시작되며, 통신은 서비스 영역내에 있는 이동 스테이션의 각각에 대해 연속적으로 이동 스테이션과 더불어 수행된다. 그 방식에서, 통신은 시-분할 동작에의해 서비스 영역내에있는 이동 스테이션의 각각과 더불어 실행된다.
도 20은 주파수 변환기 섹션(55)의 내부 구성을 도시하는 반면, 도 21은 상기 실시예의 안테나 지향성 제어 섹션(54)의 구성을 도시한다. 도시된 바와같이, 안테나(51, 52)의 소자 각각으로부터 수신된 I. F. 신호는 인입 방향 산정 섹션(53)에 이용할 수 있다. 덧붙이면, 도 21에 도시된 바와같이, 제1 및 제2 어레이 안테나(51 및 52)의 안테나 소자 각각의 전송 신호 및 수신된 신호는 피크 발생 섹션 57 으로부터 증폭기(54d, 54e)에 공급된 증폭 팩터 제어 신호에의해 크기 및 위상이 제어될 수 있다. 이것은 피크 발생 섹션(57)이 단일 방향성 빔 즉, 방향성의 단일 피크인 것을 형성할 수 있으며, 연속적으로 상술된 바와같이 전체 제어 범위를 통해 피크를 스윕한다. 특히,360°의 방위 적용 범위를 제공하는 어레이 안테나의 경우에, 상기 스위핑은 연속적으로 완전한 피크의 회전으로서 수행될 수 있다.
도 22A, 22B 및 22C는 상기 실시예의 인입 방향 산정 섹션(53)에의해 수행된처리의 흐름도이다. 도 22A에 도시된 바와같이, 판단 단계 (S2)는 안테나(51)의 소자로부터 수신된 신호만을 사용함에의해 얻어진 산정 결과가 부정확할 수 있다는 가능성이 있는지의 판단을 수행한다. 상기 가능성이 있다면, 도 22B에 도시된 처리가 실행된다. 여기서 다시, 판단 단계 (S7)는 안테나(51) 및 안테나(52)로부터 수신된 신호를 사용함으로써 얻어진 산정 결과가 부정확할 수 있다는 가능성이 있는지의 판단을 수행한다. 상기 가능성이 있다면, 상기 데이타를 피크 발생 섹션에 공급하고, 연속적으로 변하는 피크 방향을 표현하는 데이타를 발생함으로써 상술된 빔 스위핑 동작을 수행하도록 도 22C에 도시된 처리가 실행된다. 도 22C의 예에서 상기 동작이 단지 스윕 동작 기간으로 지정된 설정 시간 동안만 계속되어, 동작은 도 22A의 단계 S1으로 돌아간다고 가정한다. 도 22C의 단계에의해 나타난 바와같이, 라디오 파가 이동 스테이션으로부터 검출된 각 시간이 베이스 스테이션의 서비스 영역내에 있고, 스위핑은 정지되는데, 피크 발생 섹션에 공급된 방향 데이타는 이동 스테이션과 베이스 스테이션 사이의 통신이 발생하는 간격동안 불변으로된다고 가정된다. 이것은 특정한 통신에 필수의 기간을 갖는 간격 또는 고정 간격일 수 있다. 스위핑은 그리고나서 서비스 영역내의 또다른 이동 스테이션으로부터의 라디오 파가 검출될때까지, 그리고 스윕 동작 간격의 끝이 검출될때까지 다시 시작된다.
상술로부터, 이전 실시예의 각각과 비교함으로써 상기 실시예의 기본적인 장점을 알 수 있는데, 베이스 스테이션에의해 취급될 수 있는 이동 스테이션의 수는 인입 방향 산정의 목적으로 얻어질 수 있는 수신된 신호로부터 어레이 안테나 소자의 전체 수에 국한되지 않는다는 점이다. 말하자면, 베이스 스테이션의 서비스 영역내의 이동 스테이션의 수가 어레이 안테나 소자의 전체 수 보다 큰 조차, 안테나 방향 피크의 스위핑은 서비스 영역내에서 이동 스테이션의 각각과 통신하고 연속적으로 검출하도록 수행될 수 있다.
상술된 장점을 얻기위해, 지향성 제어 안테나 장치의 제1 또는 제2 실시예에따른 스윕/검출 특징을 결합하는 것이 가능하다.
본 발명의 제4 실시예를 기술하기이전에, 그 실시예의 본질적인 특징이있는 선형 어레이 안테나의 일부 기본적인 원리가 도 23을 참조로 요약될 것이다. 이것은 스페이싱 d 로 어레이된 소자 E 를 갖는 선형 어레이 안테나상에 입사하는 라디오 파 Sm(t) 사이의 관계를 도시한다. 라디오 파의 인입 방향은 그 방향 사이의 각도 θm 으로 여기서 표현되고 안테나의 어레이 방향에 정상이다. 도시된 바와같이, 상기 소자에 도달하기전의 파에의해 진행된 거리사이의 통로 차 d.sin θm 로인해, 안테나의 인접 소자로부터 얻어진 신호 사이의 위상차가 있게된다. 어쨌든 라디오 파의 인입 방향이 상기 안테나에대해 산정될때, 이를테면, MUSIC 방법을 사용함으로써, 그리고 안테나가 그의 어레이 축 주위로 360°연장하는 방향으로부터의 라디오 파를 수신할 수 있다면, 그에의해 산정된 각도는 원뿔의 반-원뿔의 각도인데, 그의 표면은 라디오 파가 실제로 도달하는 가능한 방향 전부를 규정한다. 이것은 라인(313)을 따라 그의 어레이 축을 갖는 어레이 안테나(310)에대해 도 24에 도시된다. 안테나(310)가 각각 배면 반사기를 갖는 다이폴의 어레이 또는 마이크로스트립을 수평으로 연장하는 경우에서처럼, 한 측만으로부터 라디오 파를 수신할 수 있다면(즉, 거의 단면에서의 방향성이 없고, 180°의 방위의 방향성을 가질 수 있다), 라디오 파의 가능한 인입 방향의 범위는 도시된 바와같이, 반-원뿔(311)을 형성한다.
도 25는 라인(304)으로 나타난 방향을 따라 안테나(301)에 도달하는 라디오파를 전송하는 이동 스테이션(302)과 베이스 스테이션(300)의 선형 어레이 안테나(301)사이의 관계를 개념적으로 도시한다. 도 25에 도시된 xyz 좌표 체계는 이런관계를 기술하도록 사용되는데, 원래 포인트로서 안테나(301)의 중심이다.
상기 그라운드 레벨의 높이를 h (즉, 그라운드 레벨은 -h)로 지정하고, 이동스테이션으로 부터의 인입 라디오 파의 각도를 θ( x 축으로부터 측정된 바와같음)로 지정하면, 그라운드와 인입 방향 반-원뿔 사이의 교차 라인은 y2= x2tan2θ - h2로 표현된다.
위치 관계는 평면에서 보는바와같이, 도 26에 도시되며, 안테나(301)에대한 이동 스테이션(302)의 방위 각은 θA(x-축으로부터 측정됨)로 지정된다. 어레이 안테나(301)에대한 이동 스테이션(302)의 단면각이 도 27A의 x-축을따라 도시된 바와같이, 작다면 (이동 스테이션(302)은 안테나(302)와 거의 같은 높이이거나, 어떤 높이 차에 관련하여 안테나(301)로부터 충분한 거리), 이동 스테이션(302)으로부터의 라디오 파의 인입 방향은 안테나(301)에대해 이동 스테이션(302)의 방위각을 나타낸다. 이것은 도 27B로부터 알 수 있는데, 여기서 305는 x-축을 따라 관찰되는 바와같이, 전술된 인입 방향 반-원뿔을 표시한다. 이전 실시예는 상기 실시예를 토대로 하는데, 각 이동 스테이션의 단면각은 거의 작다.
어쨌든 단면각은 중요한데, 도 28A에 도시된 바와같고, 도 28B로부터 알 수 있으며, 이동 스테이션(302)으로부터 수신된 라디오 파의 인입 방향은 이동 스테이션의 방위 방향을 정확히 표현할 수 없다. 이동 스테이션(302)의 위치가 산정될 수 있다면,(극좌표에서 표현된 위치) 이동 스테이션의 방위 방향은 정확히 얻어질 수 있다. 게다가, 위치가 공지되면, 이동 스테이션과 통신하는 동안 베이스 스톄이션으로부터 이동 스테이션으로 향하는 전송된 파워의 레벨을 이동 통신 시스템의 이동 스테이션과 다른 베이스 스테이션의 방해를 보다 효과적으로 줄이기위해 적절히 설정될 수 있는 안테나의 방향성을 베이스 스테이션으로부터 이동 스테이션의 거리에대해 적절한 레벨로 세트시킬 수 있다. 상기 이유로, 본 발명의 제4 실시예는 이동 스테이션과 통신하기전에, 베이스 스테이션에의해 산정된 이동 스테이션의 위치를 활성화시킨다.
도 29는 지향성 제어 안테나 장치의 제4 실시예의 시스템 블럭도이다. 도 29에서, 이전 실시예에대해 각각 상술된 바와같이, 베이스 스테이션(67)은 선형 어레이 안테나(61), 인입 방향 산정 섹션(12), 안테나 지향성 제어 섹션(13) 및 주파수 변환기 섹션(14)을 갖는다. 안테나 지향성 제어 섹션(13)은 상기 실시예에서 피크발생 섹션(65)에의해 발생된다. 피크 발생 섹션(65)의 기능은 이전 실시예의 피크발생 섹션(15)의 것과 유사하지만, 피크 발생 섹션(65)에의해 발생된 증폭 팩터 제어 신호는 안테나 지향성 제어 섹션(13)으로 하여금 통신이 진행중인 이동 스테이션의 위치에따라 그려진 방위 방향으로 향한 피크인 피크를 형성하도록하는 것이 다르고, 그러나 피크의 크기는 이동 스테이션의 라인-오브-사이트 거리에따라 결정된다. 인입 방향 산정 섹션(12)에의해 발생된 인입 방향 데이타는 이동 스테이션 위치 산정 섹션(402)에 공급된다. 베이스 스테이션(67)은 베이스 스테이션(68,69)에서처럼 시스템의 다른 인접한 베이스 스테이션에 통신 케이블(406,407)에의해 접속된다. 상기 다른 베이스 스테이션 각각의 인입 방향 산정 섹션에의해 얻어진 산정된 인입 방향 데이타는 베이스 스테이션(67)의 이동 스테이션 위치 산정 섹션(402)에 공급되고, 그리하여 공급된 데이타를 토대로, 이동 스테이션 위치 산정 섹션(402)은 각각의 이동 스테이션의 산정된 위치를 계산한다. 베이스 스테이션(67)이 얻어졌던 산정된 위치에대해 이동 스테이션과 통신을 수행할때, 이동 스테이션의 라인-오브-사이트 거리와 방위 방향을 분류하는 데이타(403)는 이동 스테이션 위치 산정 섹션(402)으로부터 피크 발생 섹션(65)에 공급되어, 이동 스테이션의 위치에대해 적절한 선형 어레이 안테나(61)의 방향성의 셰이핑을 이룩한다.
도 30은 이동 스테이션 위치 산정 섹션(402)에의해 수행된 위치 산정의 기본적인 원리를 도시하는 선도이다. 도 30에서, 61,73 및 75는 각각 도 29의 베이스 스테이션(67,68,69)의 선형 어레이 안테나를 표시한다. 베이스-스테이션(68, 69)의 각 인입 방향 산정 섹션에 의해서 그리고 자체의 인입 방향 산정 섹션(12)에의해 얻어진 하나의 특정한 이동 스테이션에대한 인입 방향 정보를 토대로, 베이스 스테이션(67)의 이동 스테이션 위치 산정 섹션(402)은 상술된 바와같이, 이동 스테이션에대한 인입 방향 반-원뿔 사이의 교차 라인을 계산한다. 상기 계산은 베이스 스테이션의 각각에대해 높이 h 의 각각의 값이 일정 즉, 그라운드가 편평하다고 가정한 것에서이다. 결과로서의 교차 라인(72, 74, 76)이 교차(77)포인트인 소정의 이동 스테이션의 위치와 더불어 얻어진다.
그라운드가 실제로 편평하면, 이동 스테이션의 위치 산정을위해서는 상기 두 교차 라인을 얻는 것이 필요하다. 어쨌든 일반적으로 세 개의 교차 라인이 이용되는 것은 참이 아니므로 (h의 값은 일정하지 않음), 보다 큰 위치 산정의 정확성을 요한다. 이것은 도 31을 참조로 알 수 있는데, 이동 스테이션은 라인(72, 74, 76)의 계산에서 가정된 높은 레벨에 실제로 위치된다고 가정된다. 그 경우, 상기 교차 라인은 단일 포인트에서 만나지 않지만, 도시된 바와같이 세 개의 별도 교차 포인트를 갖는다. 어쨌든 상기 경우에서 이동 스테이션의 위치 즉, 포인트(77)는 상기 세 개의 교차 포인트 사이의 메디안 포인트로서 이동 스테이션 위치 산정 섹션(402)에의해 얻어진다.
그에의해 얻어진 위치 정보는 전술된 통신 케이블(406, 407)을 통해 시스템의 다른 베이스 스테이션에 유용하게된다. 이동 스테이션의 위치 산정 후, 베이스 스테이션은 이동 스테이션에 가장 가깝거나, 베이스 스테이션 (그러한 베이스 스테이션은 이동 스테이션에 충분히 가까움)은 가장 작은 수의 이동 스테이션과 통신하여, 이동 스테이션과의 통신을 실행한다.
도 32는 이동 스테이션의 위치 산정을위해 이동 스테이션 위치 산정 섹션(402)에의해 수행된 처리의 흐름도이다. 단계 S3 이 그라운드와 인입 방향 반-원뿔 사이의 세 개 교차 라인 사이의 교차 포인트를 발견하는 단계로서 선도에 규정되었을지라도, 상술된 상기 세 라인은 실제로 단일 포인트에서 교차하지 않으므로, 단계 S3는 일반적으로 전술된 메디안 포인트 즉, 산정된 위치로서 세 개의 교차 라인의 각각으로부터 같은거리로 위치된 포인트 발견으로 구성된다. 위치 정보가 데카르트 좌표에서 얻어진다고 가정하면, 그 정보는 이동 스테이션과의 통신을 실행하는 베이스 스테이션의 안테나에대해 이동 스테이션의 라인-오브-사이트 거리와 방위 방향을 얻기위해 단계 S4 에서, 극 좌표 형태로 변환된다. 상기 데이타는 이동 스테이션의 거리에대해 적절한 전송 파워 레벨을 제공하고 이동 스테이션의 방위방향으로 향한 패턴 피크를 발생하도록 이동 스테이션의 위치에따라 베이스 스테이션에 의해 발생된 안테나 방향을 정확히 그리도록 베이스 스테이션의 피크 발생 섹션에 공급된다. 상기 실시예가 이동 스테이션의 위치 산정에 사용하는 데이타를 얻도록 세 개의 인접한 베이스 스테이션의 사용에대해 기술되었을지라도, 상기 목적, 즉, 위치 산정의 보다 높은 정확성을 얻고, 그라운드와 인입 방향 반-원뿔 사이의 보다 큰 수의 교차 라인을 얻도록 많은 수의 교차 라인 사용이 가능하다.
게다가 예로 삼차원의 라인으로서 얻어진 그라운드와 인입 방향 반-원뿔 사이의 실제 교차 라인을 인에이블링하고, 주위 영역의 높이 변화를 보이는 저장된 지형학 데이타의 소스로 각 베이스 스테이션을 제공함으로써 상기 실시예의 여러가지 변형을 꾀할 수 있다.
그리하여 선형 어레이 안테나를 사용하고, 셋 이상의 베이스 스테이션의 각각의 인입 방향 산정 섹션에의해 얻어진 산정 결과를 사용하는 상기 실시예에의하면, 베이스 스테이션과 다른 이동 스테이션 사이의 통신 방해 가능성을 최소화시키게 수행될 베이스 스테이션과 이동 스테이션 사이의 통신을 활성화시키도록 베이스 스테이션의 안테나 방향 패턴을 정확히 세트하여 이동 스테이션의 위치 결정이 가능하다.
도 33은 본 발명에 따르는 지향성 제어 안테나 장치의 제5 실시예의 시스템 블록도이다. 도 33에서, 선형 어레이 안테나(61)의 각각의 기능과, 인입 방향 산정 섹션(12), 안테나 지향성 제어 섹션(13), 주파수 변환기 섹션(14) 및 피크 발생섹션(65)은 이전 실시예에대한 설명과 동일하여, 상세한 설명은 생략된다. 84는 이동 스테이션으로부터 수신된 수신 신호 세기를 토대로 이동 스테이션으로부터 수신된 전계 세기를 측정하는 전계 세기 측정 섹션이고, 86은 각각 전계 세기 측정 섹션 84 과 인입 방향 산정 섹션(12)으로부터 입력 값(87, 88)을 수신하는 이동 스테이션 위치 산정 섹션이다. 이동 스테이션 위치 산정 섹션(84)는 위치가 산정된 각 이동 스테이션에대한 라인-오브-사이트 거리와 방위 각의 조합을 표현하는 피크 발생 섹션(65)에 출력 값(86)을 공급한다. 전계 세기 측정 섹션(84)은 가산기(84b)에서 합해진 출력 신호, 어레이 안테나(61)의 소자의 각각 수신된 신호에서 동작하는 간단하게 한 세트의 수신된 신호 세기 검출기(84a)로서 도 35에 도시된 바와같이, 구성될 수 있다. 결과로서의 합 신호는 이동 스테이션 위치 산정 섹션(81)에 디지탈 데이타 값으로서 공급된고, 도면에 도시되지않은 수단에 의해 아날로그-대-디지탈 변환되기 쉽다. 상기 실시예의 동작은 다음과 같다. 이동 스테이션으로부터 수신된 전계 세기의 레벨은 베이스 스테이션의 안테나로부터 이동 스테이션의 라인-오브-사이트 거리의 측정으로서 이용되는데, 전송된 거리의 라디오 파의 수신된 전계 세기의 감소율은 공지되어있다. 또한, 베이스 스테이션 주위의 그라운드가 편평하다고 가정하면, 이동 스테이션의 단면각은 이동 스테이션의 측정된 라인-오브-사이트 거리 (r)와 베이스 스테이션의 공지된 안테나 높이 (h)로부터 계산될 수 있다. 상기 구의 표면과 그라운드(안테나에대해, 높이-h)사이의 교차 라인, 말하자면, 안테나(61)로부터의 라인-오브-사이트 거리 r에 위치한 그라운드 위치의 궤적은 이동 스테이션의 가능한 위치의 범위를 구성한다. 안테나(61)은 이전 실시예에 대해 기술된 선형 어레이 안테나이다. 이동 스테이션 위치 산정 섹션(81)은 안테나(61)의 어레이 축에대해 이동 스테이션으로부터 수신된 인입 라디오 파의 각을 분류하는 데이타인 인입 방향 산정 섹션(12)으로부터 산정된 방향 데이타를 수신하며, 데카르트 (xy)좌표에서, 전술된 인입 방향 반-원뿔 사이의 교차 라인을 구성하는 위치의 세트를 계산하며, 그라운드와 반경 r을 갖는 전술된 구면 사이의 교차라인과 교차 라인 사이의 교차 포인트를 발견하여, 이동 스테이션의 산정된 위치가 얻어진다.
그리하여 발견된 위치 정보는 극 좌표로 변환되어, 어레이 안테나(61)에대한 이동 스테이션의 소정의 방위각을 얻는다. 방위각과 라인-오브-사이트 거리 값 r은 데이타(85)로서 피크 발생 섹션(65)에 공급되어, 위치가 산정된 이동 통신과의 통신을위해 안테나 방향 섹션(13)으로하여금 적당히 그려진 안테나 방향성을 발생하도록하는 제어 신호를 발생한다.
도 34는 상기 경우에서 이동 스테이션 위치 산정 섹션(81)에의해 실행된 처리 순서를 도시하는 흐름도이다.
상기 실시예에의하면, 이전 실시예에대해 기술된 바와같이, 삼차원 공간에서의 라인으로서 그라운드 표면과 인입 방향 반-원뿔 사이의 교차 라인을 보다 정확히 결정하도록 베이스 스테이션 주위의 범위에대해 저장된 지형학 데이타 이용이 가능하다.
상기 위치 산정 절차 수행에서는 단지 극 좌표 사용만이 가능하였다. 말하자면, 베이스 스테이션 안테나의 높이 값을 사용하면, 그라운드와 인입 방향 반-원뿔의 교차 라인을따르는 포인트의 단면각의 각각의 값이 계산될 수 있으며, 이동 스테이션의 단면각은 그라운드 레벨위의 안테나 높이와 이동 스테이션의 산정된 라인-오브-사이트 거리로부터 산정될 수 있고, 단면각의 값은 이동 스테이션의 요구된 위치 발견, 즉, 이동 스테이션의 산정된 거리를 사용하여 얻어진 단면각의 같은 값을 갖는 그라운드와 반-원뿔 사이의 교차 라인상의 위치 발견을위해, 인입 방향 반-원뿔 교차 라인에대해 얻어진 단면각의 값 각각과 비교될 수 있다.
상기로부터 본 발명의 실시예에서 다음을 알 수 있는데, 이동 스테이션이 베이스 스테이션의 서비스 영역내에 존재할때, 베이스 스테이션은 이동 스테이션으로 부터 베이스 스테이션에의해 수신된 라디오 파의 전계 세기를 측정함으로써 이동 스테이션의 위치를 산정할 수 있어서, 베이스 스테이션의 안테나로부터 이동 스테이션의 거리를 산정한다. 상기 장치는 이동 스테이션의 위치를 산정하도록, 이동 스테이션으로부터의 라디오 파의 산정된 인입 방향에관련하여 산정된 거리를 사용하고, 이동 스테이션과의 통신을 수행할 수 있는 것과 같이 베이스 스테이션의 안테나의 방향성을 적절히 그리도록 위치 정보를 사용하는 반면, 다른 이동 스테이션과 베이스 스테이션 사이의 통신 방해의 가능성은 최소화한다.
도 36은 본 발명에따르는 지향성 제어 안테나 장치의 제6 실시예의 시스템 블록도이다. 도 36에서,90은 선형 어레이 안테나(61), 인입 방향 산정 섹션(12), 안테나 지향성 제어 섹션(13) 및 피크 발생 섹션(65)을 포함하는 베이스 스테이션이며, 그의 각각은 이전 실시예와 대응하여 번호가 매겨진 섹션에대해 기술된 유사한 기능을 수행하여, 상세한 설명은 생략된다. 베이스 스테이션(90)은 후술되는 바와같이 수신된 신호 세기 산정에 사용하도록 입력(96)으로서 수신된 기저대역 신호를 수신하며 인입 방향 산정 섹션(12)으로부터의 인입 방향 데이타(94)를 수신하는 이동 스테이션 위치 산정 섹션(9l)을 더 포함한다. 이동 스테이션 위치 산정 섹션 91은 이전 실시예에대해 기술된 바와같이 라인-오브-사이트 거리 데이타와 방위각인 각각의 이동 스테이션의 각각에대해 산정된 위치 데이타를 발생하고, 그것은 피크 발생 섹션(65)에 공급된다.
450은 베이스 스테이션(90)의 서비스 영역내에 있다고 가정된 이동 스테이션을 표시한다. 이동 스테이션(450)은 변위 벡터 발생 섹션(452)으로 제공되며, 그것은 제1 타임 포인트 (t)이래 발생된 이동 스테이션(450)의 변위 검출과 양을 나타내는 변위 벡터를 표현하는 데이타를 유도하도록 고정된 시간 간격이후 제2 타임포인트 (t2)에서와, 제1 타임 포인트 (tl)를 주기적으로 규정한다. 변위 벡터 데이타는 베이스 스테이션(90)에 라디도에의해 전송될, 데이타 전송 섹션(453)에 공급된다. 타임 포인트 (tl, t2) 각각의 발생은 이동 스테이션(450)에서 뿐아니라 베이스 스테이션(90)의 이동 스테이션 위치 산정 섹션(91)에서 규정된다. 이것은 이동 스테이션(450)으로부터 베이스 스테이션(90)으로 라디오에의해 동기 정보를 전송함으로써, 또는 시간 축을따라 정연한 고정 포인트에서 발생하는 상기 타임 포인트를 설정함으로써 보장될 수 있다.
상기 실시예의 기본적인 원리는 422로서 지정된 안테나의 어레이 축과 더불어, 선형 어레이 안테나(61)의 평면도인 도 37을 참조로 기술될 것이다. 제l 타임 포인트 t1에서, 베이스 스테이션(90)은 이동 스테이션(450)으로부터의 인입 라디오 파를 수신하고, 인입 방향 산정 섹션(12)은 어레이 축(422)에대한 인입 라디오파의 각인 인입 방향을 유도하며, 산정된 방향 데이타를 이동 스테이션 위치 산정 섹션 91 에 공급한다. 이동 스테이션 위치 산정 섹션(9l)은 그라운드와 인입 방향 반-원뿔 사이의 교차(423)라인을 표현하는 데이타를 얻도록 이전 실시예에대해 기술된 바와같이 인입 방향 반-원뿔을 표현하는 데이타를 발생하며, 메모리에 데이타를 저장한다. 타임 포인트 t2에 도달할때, 이동 스테이션(450)은 타임 포인트 t1이래 발생된 이동 스테이션(450)의 이동 방향과 양인 변위 벡터(420)를 표현하는 데이타를 베이스 스테이션(90)에 전송한다. 동시에, 베이스 스테이션(90)의 이동 스테이션 위치 산정 섹션(91)은 인입 방향 산정 섹션(12)으로부터 산정된 인입 라디오 파의 새로운 값을 수신하며, 도 37에서 번호(424)로 지정된 교차 라인으로, 그라운드와 인입 방향 반-원뿔 사이의 새로운 교차 라인을 표현하는 데이타를 유도한다.
이동 스테이션 위치 산정 섹션(91)은 각각 라인(423)에 위치된 포인트 쌍을 발견하도록 교차(424)라인을 표현하는 데이타, 교차(423)라인을 표현하는 데이타, 변위 벡터(420)를 표현하는 데이타상에서 동작하며, 그것은 변위 벡터(420)와 동일한 벡터 거리만큼 떨어져있다. 상기 포인트는 도 37에서 425 및 426으로 지정되며, 포인트(426)는 이동 스테이션(450)의 산정된 현재 위치 (즉,타임 포인트 t2)를 이를테면, 데카르트 (xy)좌표로 표현하여 나타냄을 알 수 있다.
그리하여 얻어진 위치 데이타는 극 좌표 형태로 변환되며, 그리하여 얻어진 산정된 그라운드 위치와 그라운드 레벨위의 안테나(61)의 공지된 높이 h를 사용하고, 안테나(61)에 대한 이동 스테이션(450)의 라인-오브-사이트 거리와 방위각의 값은 피크 발생 섹션(65)에 공급되어, 이전 실시예에대해 기술된 바와같이, 이동 스테이션(450)과의 통신을 위한 적절히 그려진 안테나 방향성을 발생하도록 위상 및 크기 제어를 수행하도록 안테나 지향성 제어 섹션(13)을 제어한다.
도 38A, 38B는 상술된 바와같이 이동 스테이션 위치 산정을 수행하도록 이동 스테이션 위치 산정 섹션(91)에의해 실행된 절차의 일 예에대한 흐름도이다. 상기 예에서 그라운드와 인입 방향 반-원뿔 사이의 교차 라인을 표현하는 데이타는 타임 포인트 t1에서 저장되고 다음에 타임 포인트 t2에서 판독되어 사용된다. 어쨌든 타임 포인트 t2에서 필요한 계산 처리 전부를 수행하도록, 타임 포인트 t1에서, 인입 방향 산정 섹션(12)으로부터 공급된 인입 방향 각도 값만을 저장하는 것이 가능하다. 도 38B는 도 38A내 단계 S8의 내용을 도시하고 도 37에 도시된 동작은 수신된 변위 벡터(420)를 이용함으로써 포인트(426)를 얻도록 수행된다.
다양한 장치는 이동 스테이션(450)의 변위 벡터 발생 섹션(452)을 구현하도록 꾀할 수 있다. 상기 실시예에서 이동 스테이션(450)은 모터 전달수단이라고 가정된다. 그리하여, 변위 벡터 발생 섹션(452)은 도 39의 블럭도에서 도시된 바와같이 근본적으로 구성될 수 있다. 여기서, 자동차 바퀴(460)의 움직임으로부터 유도된 펄스는 속도 펄스 검출기(461)에의해 얻어지며, 상기 펄스는 이동 스테이션의 움직임의 현재 방향을 가리키는 움직임 방향 검출기(463)로부터 공급된 방향 데이타와 함께 카운터 섹션(462)에 공급된다. 움직임 방향 검출기(463)는 예로 자이로 콤파스를 토대로할 수 있다. 카운터 섹션(462)는 북-남 성분에따라 유사하게 카운트 업 및 다운하는 제2 카운터와, 자동차 움직임의 현재 상태의 동-서 성분의 방향의 크기에따라 카운트 업 및 다운하는 제1 카운터인 한 쌍의 거꾸로할 수 있는 카운터로 구성될 수 있으며, 상기 카운터의 각각은 전술된 타임 포인트 t1에서 제로로 리세트된다.
도 40은 본 발명에따르는 지향성 제어 안테나 장치의 제7 실시예의 시스템 블록도이다. 도 40에서, 선형 어레이 안테나(61), 인입 방향 산정 섹션(12), 안테나 지향성 제어 섹션(13), 주파수 변환기 섹션(14 및 65)은 각각의 기능이 이전 실시예에서 대응하여 번호가 매겨진 섹션에대해 기술된 것과 동일하여, 이들에대한 상세한 설명은 생략된다. 487은 수평면에서 회전하는 안테나의 어레이 축에따라, 선형 어레이 안테나를 물리적으로 회전시키는 안테나 회전자를 표시한다. 안테나 회전자(487)는 안테나 회전 제어 섹션(486)에의해 제어된다. 안테나 회전 제어 섹션(486)은 적어도 완전한 1회전을 통해 선형 어레이 안테나(61)를 회전자(487)가 주기적으로 회전시킨다고 가정된다. 상기 회전이 진행할때, 안테나 회전 제어 섹션(486)은 안테나의 어레이 축이 회전되는 연속적인 방위각을 분류하는, 이동 스테이션 위치 산정 섹션(482)에 고시 데이타(489)를 보낸다. 이동 스테이션 위치 산정섹션(482)은 베이스 스테이션의 서비스 영역내에있는 하나이상의 이동 스테이션의 각각의 위치를 산정하도록 안테나 회전동안 인입 방향 산정 섹션(12)으로부터 공급된 인입 방향 정보를 사용한다. 그리하여 산정된 위치 정보는 이전 실시예에 대해 기술된 바와같이, 적절한 안테나 방향성을 발생하는 것처럼 안테나 소자의 전송 및 수신된 신호의 위상 및 크기 제어를 수행하도록 안테나 지향성 제어 섹션(13)을 제어하는데 이용될, 피크 발생 섹션(65)에 공급된다.
상기 구성을 갖는 지향성 제어 안테나 장치의 동작은 도 41을 참조로 다음과 같다. 이것은 도시된 바와같은 위치(472)에 위치(471)로부터 회전된 안테나(61)의 어레이 축에따라, 화살표로 가리킨 방향으로 회전하는 안테나(61)를 도시하는 평면도이다. 안테나 축은 제1 타임 포인트 tl에서의 위치(471)이며, 제2 타임 포인트 t2에서 위치(472)를 획득한다. 타임 포인트 t1에서, 이동 스테이션 위치 산정 섹션(482)은 방위 위치(471)에서의 안테나 축을 가리키는 안테나 회전 제어 섹션 486으로부터의 데이타를 수신하며, 특정한 이동 스테이션으로부터 수신된 라디오 파의 인입 방향과 안테나 어레이 축 사이의 각을 표현하는, 인입 방향 산정 섹션 12 으로부터의 인입 방향 데이타를 수신하며, 그라운드와 대응하는 인입 방향 반-원뿔 사이의 교차 라인을 표현하는 데이타를 계산한다. 제1 교차 라인은 도41에서 473으로 지정된다. 안테나(61)가 타임 포인트 t2에서의 위치(472)로 회전될때, 상기 처리는 그라운드와 인입 방향 반-원뿔 사이의 제2 교차 라인을 얻도록 반복된다.
상기 두 개의 교차 라인(473, 474)사이의 교차 포인트는 계산되고, 그에 의해 xy 평면에대한 이동 스테이션의 현재 위치를 얻는다. 공지된 높이의 안테나(61)는 극 좌표에서의 위치를 얻는데 사용되어, 안테나(61)에대한 이동 스테이션의 라인-오브-사이트 거리와 방위 방향을 얻는다. 그 정보는 피크 발생 섹션(65)에 공급된다.
위치 산정을 보다 정확하게 하기위해서, 도 41의 예에서와같이 단지 두 개의 각 위치를 이용하는 것보다는 이동 스테이션 위치 산정을 위해서는, 안테나의 세 개 이상의 연속적인 각 위치에서 얻은 방향 정보를 사용하는 것이 바람직하다.
도 42는 이동 스테이션의 위치 산정에 어레이 안테나(61)의 세 개의 연속적인 각 위치에서 얻어진 방향 정보가 이용된 경우에대해서, 상술된 바와같이 위치정보를 얻도록 이동 스테이션 위치 산정 섹션(482)에의해 수행된 처리 순서의 흐름도이다. 도 42에서 인입 방향 반-원뿔과 그라운드 사이의 교차 라인을 표현하는 데이타가 단계 S3 및 S6 의 각각에서 저장되고, 계산 단계 S9 에서 사용될지라도, 타임 t3에서, 단계 S8에서의 각각의 인입 방향 반-원뿔 사이의 세 개의 교차 라인을 얻도록 필요한 계산 처리 전부를 수행하고, 타임 포인트 tl및 t2에서, 단계 S3 및 S6 에서의 단지 각각의 인입 방향 정보만을 저장하는 것이 가능하다.
그리하여 본 발명의 상기 실시예에의하면, 상술된 바와같이 수평면내에서 선형 어레이 안테나를 회전시킴으로써, 이동 스테이션의 위치는 안테나 각각의 회전각에대해 얻어진 산정 결과로부터 얻어진 교차 포인트로서 산정-될 수 있다. 위치정보는 이전 실시예에대해 기술된 바와같이, 안테나의 방향성을 적절히 그리는데 이용될 수 있다.
도 43은 본 발명에따르는 방향성 제어 안테나 장치의 제8 실시예의 시스템 블록도이다. 도 43에서, 어레이 안테나(11), 인입 방향 산정 섹션(12), 안테나 지향성 제어 섹션(13), 주파수 변환 섹션(14) 및 피크 발생 섹션(15) 각각의 기능은 도 1에서 도시된 제1 실시예의 대응하는 섹션에대해 기술된바와같아서, 상세한 설명은 생략된다. 115는 전파 지연 시간 산정 섹션이고 116은 전파 통로 군등화 섹션이다. l17은 상술된 도 35에 도시된 구성을 갖는 예인 전계 세기 측정 섹션이다.
상기 실시예의 동작은 다음과 같다. 인입 방향 산정 섹션(12)은 이동 스테이션으로부터의 라디오 파의 인입 방향을 산정하고, 전파 지연 시간 산정 섹션(115)은 이동 스테이션으로부터 수신된 라디오 파의 전파 지연 시간을 산정한다. 말하자면, 이동 스테이션으로부터 전송된 라디오 파가 빌딩, 언덕 등으로부터 반사되므로, 베이스 스테이션의 안테나(11)에 도달하는 반사된 라디오 파가 있다면, 상기 반사된 라디오 파와 직접 수신된 라디오 파 사이의 방해가 발생할 수 있으며, 결과로 수신된 신호의 다중-통로 왜곡이 있게된다. 베이스 스테이션의 서비스 영역내에 단지 단일 이동 스테이션이 있다면, 안테나(11)에의해 수신된 신호는 단지 직접 라디오 파와 이동 스테이션으로부터 반사된 라디오 파로만이 구성된다. 그 경우에, 전파 지연 시간 산정 섹션(115)은 반사된 파의 것과 직접 파의 도달 사이의 시간지연을 산정하도록 MUSIC 방법을 이용한다 (상기 목적을 위해서는 전술된 ESPRIT 방법 이용도 가능하다).
전계 세기 측정 섹션(117)는 어레이 안테나(11)의 소자로부터 결합된 수신신호를 얻음으로써 반사된 라디오 파와 직접 라디오 파의 전계 세기를 측정하며, 이들을 전계 세기를 계산하는데 사용한다. 전파 통로 균등화 섹션(l16)은 전파 지연 시간 산정 섹션(115)에의해 산정된 반사된 라디오 파와 직접 반사된 라디오 파 사이의 지연 시간의 값을 사용하며, 반사된 라디오 파와 직접 수신된 라디오 파에 대한 전계 세기의 값은 전계 측정 섹션(117)에의해 산정되고, 어레이 안테나(11)의 수신된 신호의 지연 및 크기 보상을 함으로써 반사된 파와 직접 파의 지연 시간을 취소하게되며, 그후 주파수 변환 섹션(14)에의해 (또는 도 43에서와같이, 안테나 지향성 제어 섹션(13)과 주파수 변환 섹션(14)의 조합에의해) 기저대역으로 변환된다. 주파수 변환기 섹션(14)에의해 I. F. 주파수로 변환한 후 수신된 신호에서 활동함으로써 상기 기능을 수행하는 것이 가능하다는 것을 주목해야 한다. 특히, 지연 보상은 지연이 고려된 지연 소자로부터의 각각의 출력 신호를 조합하고, 일련의 지연 소자를 통해 수신된 신호를 전달함으로써 이룩된다. 덧붙이면, 상기 지연된 신호의 각각의 부분은 이들이 최종 수신된 신호를 얻도록 조합되기 전에, 반사된 파와 직접 파의 각각의 전계 세기의 비율에따라 변형될 수 있다.
덧붙이면, 전송 동작 동안, 수신 동작 동안 얻어진 전계 세기의 비율과 전파지연 시간의 값은 기저대역 전송 신호와 반사된 파 신호를 더하는데 사용될 수 있으며, 결과로서의 신호는 전송 주파수로 주파수 변환되어, 어레이 안테나(11)에의해 전송된다.
도 44는 전파 통로 균등화 섹션(116)의 구성의 일 예에대한 회로도이다.
여기서, 안테나 지향성 제어 섹션(13)으로부터의 출력인 기저대역 수신 신호는 일련의 케스케이드된 지연 소자(500)의 처음에 공급되고, 각각의 지연 소자로부터의 출력 신호는 대응하는 증폭기(501)로의 입력이다. 각 증폭기(501)는 상기 단자에 인가된 제어 신호 레벨의 조합에의해 결정된 증폭기 이득과 더불어, 한 쌍의 이득 제어 입력 단자(501a, 501b)로 제공된다. 전파 지연 시간 산정 섹션(115)으로부터, 전파 지연 시간의 산정된 양을 표현하는 신호와, 직접 및 반사된 파의 전계 세기의 전술된 비율을 표현하는 신호는 각각 도시된 증폭기(501)각각의 제어 입력 단자 501a, 501b 에 인가된다. 증폭기(501)로부터의 결과로서의 출력 신호는 최종 기저 대역 수신된 신호를 얻도록 가산기(502)에의해 결합되며, 그것은 다중통로 왜곡의 효과와는 무관하다.
마찬가지로, 기저대역 전송 신호는 한 세트의 증폭기(501)각각으로 입력하고, 그의 각각은 상술된 바와같은 방식으로 제어되며, 증폭기(501)로부터의 결과로서의 출력 신호는 한 세트의 케스케이드된 지연 소자(500)의 각 입력에 인가된다.
그에 더해진 전술된 반사 파 신호와 더불어 기저대역 전송 신호는 상기 케스케이드된 지연 소자(500)의 최종 하나로 부터의 출력이며, 안테나 지향성 제어 섹션(13)에 공급되며 R. F. 전송 신호로 업-변환하도록 주파수 변환기 섹션(14)에 공급된다.
그리하여 본 발명의 상기 실시예에의하면, 보상은 베이스 스테이션에의해 이동 스테이션 으로부터 수신된 라디오 신호의 다중-통로 왜곡에대해 적용될 수 있으며, 또한 라디오에의한 실제적인 전송이전에, 베이스 스테이션에의해 발생된 전송신호로 적용될 수 있다. 그에의해 베이스 스테이션의 서비스 영역내의 다른 장애물 또는 큰 빌딩의 존재로인한 라디오 통신과의 다중-통로 방해의 발생에도 불구하고, 이동 스테이션과 베이스 스테이션 사이의 신뢰할 수 있는 통신이 보장될 수 있다.
도 45는 본 발명에따르는 지향성 제어 안테나 장치의 제9 실시예의 시스템 블록도이다. 다음 설명에서는 통신 시스템의 각각의 셀을 형성하고, 각각의 육각형 서비스 영역을 갖는 베이스 스테이션(127, 128, 129)인 도 47에 도시된 바와같이, 셀룰러 전화 시스템에 적용된 실시예가 가정된다. 도 45에서, 각 베이스 스테이션(127)의 각각은 어레이 안테나(11), 인입 방향 산정 섹션(12), 안테나 지향성 제어 섹션(13) 및 주파수 변환기 섹션(14)으로 제공된다. 이들은 이전 실시예에 대응하게 번호가 매겨진 섹션에대해 상술된 기능을 하므로, 상세한 설명은 생략된다.
베이스 스테이션의 각각은 이동 스테이션 위치 산정 섹션(125)과 영역 체인지오버 제어 섹션(126)으로 제공된다. 베이스 스테이션의 각 영역 체인지오버 제어 섹션(126)은 후술되는 바와같은 데이타의 상호 전달에대해 도시된 바와같이, 다른 베이스테이션의 것에 통신 케이블(123)을 통해 접속된다.
이동 스테이션 위치 산정 섹션(125)은 예로 이동 스테이션 위치 산정 섹션을 조합하는 이전 실시예의 어떤 것에대해 기술된 바와같이 구성될 수 있으므로, 또다른 설명은 생략된다. 그 경우에, 어레이 안테나(11)는 고정 또는 회전가능한 선형어레이 안테나이다.
도 47을 참조하면, 베이스 스테이션(127, 128 및 129과 134, 135, 136, 137, 138 및 139)으로서 지정된 이동 스테이션의 그룹은 베이스 스테이션(129)의 셀내에위치되는반면, 단일 이동 스테이션(143)은 베이스 스테이션(128)의 셀내에 위치된다.140은 베이스 스테이션(128)의 안테나 방향 빔인데, 베이스 스테이션(128)의 영역 체인지오버 제어 섹션(126)의 제어하에서, 베이스 스테이션(128)의 안테나 방향성 제어 섹션(13)에의해 베이스 스테이션의 안테나에대한 방향성은 140으로 가리킨 바와같이 그려진다. 말하자면, 각 영역 체인지오버 제어 섹션(126)은 다른 기능중, 상술된 본 발명의 제5 실시예에대해 도 33에 도시된 피크 발생 섹션의 기능을 포함한다.
각 베이스 스테이션의 영역 체인지오버 제어 섹션(126)은 결과로서 수신된 기저대역 신호로부터 얻어지고, 수신된 신호로부터 각 이동 스테이션에대한 시별정보로 공급된다. 상기 식별 정보 전송 및 수신 수단은 공지되었으므로, 여기서 설명은 생략된다.
각 베이스 스테이션에서, 인입 방향 산정 섹션(12)은 상기 영역내에있는 이동 스테이션의 수를 산정하도록, 셀 (즉, 서비스 영역) 이 베이스 스테이션내에있는 이동 스테이션으로부터 얻어진 수신 신호를 사용한다. 그 정보는 이동 스테이션 위치 산정 섹션(125)에 공급되고, 그것은 셀내에있는 이동 스테이션의 각각의 위치를 산정하고, 상기 위치 정보를 영역 체인지오버 제어 섹션(126)에 공급한다. 덧붙이면, 베이스 스테이션의 영역 체인지오버 제어 섹션(126)은 인접 셀의 세트 각각의 베이스 스테이션으로부터의 (a) 통신 채널의 수가 불충분하다면, 또는 다른 베이스 스테이션에대해 현재 이용 가능한 초과 통신 채널의 수를 분류하는 정보와, (b) 아직 어떠한 다른 베이스 스테이션에 이양되지않고, 통신 채널 수용 능력이 불충분한 다른 메이스 스테이션에대한 이동 스테이션인 다른 베이스 스테이션의 서비스 영역내에있는 하나 이상의 선택된 이동 스테이션의 각각에대한 식별 정보를 수신한다.
도 47에 도시된 베니스 스테이션의 각각은 최대 세 개의 이동 스테이션까지와의 통신을위한 채널 수용능력을 갖는다고 가정한다. 그 경우에, 각 베이스 스테이션이 그의 셀내에 위치된 이동 스테이션만의 통신에 한정된다면, 베이스 스테이션(127)은 한 통신 채널의 초과 능력을 갖고, 베이스 스테이션(128)은 두 채널의 초과 수용능력을 갖고, 베이스 스테이션(129)은 세 통신 채널의 수용능력에는 부족함을 갖는데, 현재 베이스 스테이션(129)의 셀내에 여섯 이동 스테이션이 있기 때문이다.
각 베이스 스테이션의 영역 체인지오버 제어 섹션(126)의 기능은 베이스 스테이션에의해 처리된 이동 스테이션의 각각의 번호와 균등하다. 불충분한 통신 채널이 있다면,(가능한한) 셀내에있는 이동 스테이션의 초과 수와의 통신은 인접 셀의 베이스 섹션으로 이양된다. 도 47의 예에서, 베이스 스테이션(128)은 둘이상의 이동 스테이션과인 유요한 통신 수용 능력을 갖는다. 상기 조건에서, 베이스 스테이션(129) (상술된 이동 스테이션 식별 정보를 보낸 후)은 베이스 스테이션(128)의 각각의 유용한 통신 채널에 스위치하도록 이동 스테이션(138, 139)을 알린다. 라디오 파가 베이스 스테이션(128)에의해 상기 이동 스테이션으로부터 수신될때, 베이스 스테이션의 인입 방향 산정 섹션은 상기 베이스 스테이션의 각각의 방향을 산정하고, 이동 스테이션 위치 산정 섹션(125)은 이동 스테이션(138, 139)의 각각의 위치를 산정한다. 그 후, 통신이 상기 이동 스테이션과 수행될때, 영역 체인지오버 제어 섹션(126)이 피크 안테나 방향성의 적절한 크기 및 방향을 형성하도록하며, 통신은 상기 이동 스테이션(l38, 139)이 베이스 스테이션(128)의 서비스 영역 (셀)내에 위치된 바와같은 방식으로 수행된다. 유사한 방식으로, 이동 스테이션(137)은 베이스 스테이션(127)에 이양된다. 그리하여 도 47에따르면, 각각의 베이스 스테이션에의해 처리된 이동 스테이션의 수를 균등화시키기위해, 세 베이스 스테이션의 영역내에 아홉 이동 스테이션이 있는데, 균등화는 각 베이스 스테이션을 세 이동 스테이션과의 통신으로 정렬함으로써 수행된다.
양호하게, 이동 스테이션이 상기 방식으로 이동될때, 제1 셀에서 제2 셀로 정렬되고, 제2 셀과 가장가까운 초과 이동 스테이션이 이양되도록 선택된다. 그리하여 도 47의 예에서, 베이스 스테이션(129)은 이동 스테이션(137, 138, 139)와의 통신을 유지하며, 그것은 이동 스테이션(137, 138, 139)보다 베이스 스테이션(127, 129)의 셀로부터 더 멀리 위치된다.
베이스 스테이션의 안테나 지향성 제어 섹션이 이동 스테이션에대해 산정된 각각의 다른 방향 또는 위치에대한 안테나 방향성의 다른 피크를 형성하는것과같이 제어된다고 상기에서 가정될지라도, 복수의 이동 스테이션의 위치를 동시에 커버하는 피크로 형성될 안테나 방향성의 가능성은 같다 ( 산정되어온 각각의 위치에 대한 이동 스테이션 ). 이것은 도 47에 도시되며, 여기서 베이스 스테이션(128)은 그 자신의 영역내에있는 단일 이동 스테이션(143)뿐아니라 베이스 스테이션의 서비스 영역내에있는 그것에 가장가까운 두 이동 스테이션(138, 139)에서 통신을 활성화시키도록 모양을 이루고 형성된다.
도 46A, 46B 은 상기 실시예에따르는, 각 베이스 스테이션의 영역 체인지오버 제어 섹션(126)에의해 실행된 처리의 흐름도이다. 상기 흐름도에서, 베이스 스테이션과 유용한 통신 채널의 수는 파라미터 nB로 표현되는데, 그것은 불충분한 수용능력, 제로 수용능력 또는 베이스 스테이션에대한 여분의 통신 수용능력 인지에 따라 음, 제로 또는 양을 취한다. 불충분한 통신 채널 수용능력이있다면, 단계S9에서 도시된바와같이, 베이스 스테이션의 영역 체인지오버 제어 섹션(126)은 로컬 셀내에 위치되어있지만 상기 다른 베이스 스테이션에 이양되는 선택된 이동 스테이션을 식별하고, 채널 수용능력의 불충분함을 알리도록, 인접한 베이스 스테이션의 각 영역 체인지오버 제어 섹션(126)에 정보를 보낸다. 예로 도 47에서, 베이스 스테이션(129)은 세 이동 스테이션(137,138 및 139)을 식별하는 정보와, 불충분한 통신 채널 (즉, 3) 의 수인 베이스 스테이션(127, 128)을 알린다.
그리하여 본 발명의 실시예에의하면, 안테나 방향성은 복수의 베이스 스테이션 각각과 통신하는 각 번호 이동 스테이션을 균등화시키도록 결정될 수 있어서, 효율적으로 이용될 수 있는 전 통신 시스템의 유용한 통신 채널 수용능력을 보장한다.
본 발명의 이전 실시예에의하면, 베이스 스테이션이 (안테나 회전이 수행되지않는한) 베이스 스테이션의 어레이 안테아의 소자의 전체 수 보다 적은 이동 스테이션의 최대 수의 각 방향을 위치시키는것이 가능하다. 본 발명의 제10 실시예는 이하 기술되는데, 그에의해 상기 한계는 극복한다. 상기 실시예에의하면, 각 이동 스테이션은 일시적으로 이동 스테이션과 베이스 스테이션 사이의 테이타 통신보다는 이동 스테이션의 방향을 위치시키는 것만을 베이스 스테이션에의해 사용하는 제어 신호를 전송한다.
도 48은 제10 실시예의 시스템 블럭도이다. 어레이 안테나(11)는 전체 세 개의 안테나 소자를 갖는다고 가정한다. 도 48에서, 150은 각각 이전 실시예에서 기술된 바와같은 기능을 하는 어레이 안테나(11), 인입 방향 산정 섹션(12), 안테나 지향성 제어 섹션(13), 주파수 변환기 섹션(14) 및 피크 발생 섹션(15)을 갖는다.
덧붙이면, 베이스 스테이션(150)은 가변 주파수 필터(144)와 더불어 제공되는데, 그것은 주파수 변환기 섹션(14)에의해 중간 주파수로 변환된 후(즉, 중간-주파수필터 처리가 상기 신호로 적용되기 전) 어레이 안테나(11)의 소자의 각각의 수신된 신호를 수신하고, 한 세트의 가변 대역-통과 필터 섹션(144)중 대응하는 하나를 통해 상기 신호의 각각을 통과시키고, 결과로서의 신호를 인입 방향 산정 섹션(12)에 공급한다. 146은 후술되는 바와같이 제어 신호를 발생하고 라디오에의해 베이스 스테이션(150)으로 전송하는 제어 신호 전송 섹션을 갖는 이동 스테이션이다.
도 50은 각각 #1, #2, #3, #4, #5, 및 #6 으로 나타난 여섯 개의 이동 스테이션에의해 전송된 제어 신호의 순서에따라, 복수의 이동 스테이션의 각각의 제어 신호 전송 섹션에의해 제어신호가 전송된 타이밍의 일 예를 도시하는 선도이다. 501, 502, 503, 504, 505, 506은 각각의 타임 슬롯을 표시한다. 각 이동 스테이션 이르테면 도 48의 이동 스테이션(146)에서, 제어 신호 전송 섹션(147)은 도 50에 도시된바와같이 타임 슬롯으로부터 불규칙하게 선택하며, 또한 상기 불규칙하게 선택된 타임 슬롯 동안 베이스 스테이션으로 제어 신호로서 전송될 네 개의 주파수 f1, f2, f3, f4 중으로부터 하나의 주파수를 불규칙하게 선택한다. 제어 신호가 베이스 스테이션의 어레이 안테나(11)에의해 이동 스테이션으로부터 수신될 때, 주파수 변환 섹션(14)에의해 중간 주파수로 주파수 변환 후, 어레이 안테나의 소자의 각각으로부터 각각 수신된 신호는 가변 주파수 필터(145)의 가변 대역-통과 필터 섹션(144)으로의 이력이다. 주파수 변환 섹션(14)에의해 변환된-수신된 신호 주파수 f1, f2, f3, f4 에 대한 각각의 주파수는 F1, F2, F3, F4 로서 지정된다. 필터(144)의 가변 대역-통과 필터 섹션은 하나의 타임 슬롯내에서 동작하도록 제어되고, 필터 통과대역은 네 개의 각각의 타임 슬롯에대한 서브-간격 동안 주파수 F1, F2, F3, F4 를 연속적으로 통과시키도록 세트된다. 도 50에서 상기 서브-간격은 예로 타임 슬릇(501)의경우에 50la, 501b, 501c, 501d로 지정된다. 주파수 F1 내지 F4 중 하나가 통과되는 동안, 필터는 다른 세 주파수에 대해 컷-오프 조건에 있다.
가변 주파수 필터 145 로부터의 출력 신호 (안테나(11)의 소자의 각각 수신된 신호에 대응하는) 는 인입 방향 산정 섹션(142)에 공급되며, 그것은 이동 스테이션으로 부터 라디오 파의 인입 방향을 산정한다.
상술된 바와같이, 베이스 스테이션의 인입 방향 산정 섹션(12)은 전송된 신호가 각각의 다른 데이타에의해 변조되면 그리고, 상기 이동 스테이션의 수가 베이스 스테이션의 안테나 소자의 수 보다 작으면 같은 주파수 채널을 통해 전송하는 복수의 이동 스테이션의 각각의 방향을 산정할 수 있다. 안테나 소자의 수가 3이면, 타임 슬롯(501, 502, 503)의 각각에서 같은 주파수 채널을 동시에 사용하는 이동 스테이션의 수가 3이하이므로, 인입 방향 정보는 올바르게 산정될 수 있다. 타임 슬롯(501, 502) 등이 각 서브-간격 동안, 라디오 파의 인입 방향의 산정은 최대 두 개의 이동 스테이션까지에대해 수행되며(즉, 가변 주파수 필터(144)에의해 현재 선택된 주파수에서의 제어 신호를 타임 슬롯 동안 전송하는), 필터는 다음 서브-간격에서 또다른 주파수를 선택하도록 스위치 오버되며, 인입 방향 산정 섹션(142)은 또다른 이동 스테이션 또는 스테이션에대한 라디오 파의 인입 방향을 마찬가지로 산정한다.
도 51은 상기 실시예의 이동 스테이션의 제어 신호 전송 섹션(147)에대한 구성의 일 예를 도시한다. 여기서, ROM (리드-온리 메모리)으로부터 판독한 데이타(160)는 주파수 합성기(163)에의해 발생된 채널 주파수에서의 캐리어 신호와함께 변조기(161)에 인가된다. 주파수 합성기는 불규칙한 넘버 발생기(162)에의해 발생된 랜덤 넘버를 토대로 발생된 신호의 제어하에, 불규칙하게 결정된 타임 슬릇내의 네 개의 가능한 채널 주파수 중 하나를 불규칙하게 선택한다. ROM 으로부터 판독한 데이타는 시스템의 이동 스테이션의 각각에 대해 각각 다르다.
제어 신호 주파수 전부에대한 방향 산정 동작 완료 후, 피크 발생 섹션(15)은 안테나 지향성 제어 섹션(143)으로 하여금 이전 실시예에대해 기술된 바와같이, 현재 수행되는 통신과 이동 스테이션을 향하는 안테나 방향성 피크를 향하도록, 어레이 안테나(141)의 소자 각각에대해 수신된 신호 또는 전송 신호의 위상 및 크기 제어를 실행하도록한다.
도 50의 예의 타임 슬릇(504)에서, 안테나 소자의 수보다 큰 다수의 이동 스테이션이고, 같은 제어 신호 주파수 (f4) 를 동시에 전송하는 세 개의 이동 스테이션이 있으므로, 올바른 산정 결과를 얻는 것은 가능하지 않다. 게다가, 타임 슬롯5 동안 제어 신호를 전송하는 이동 스테이션이 없으므로, 슬룻은 인입 방향 산정에 사용될 수 없다. 그 경우에, 안테나 지향성 제어 선택은 올바른 결과가 얻어질때까지 불변 상태로 안테나 방향성 피크를 유지한다. 타임 슬롯(506)에서, 이동 스테이션에의해 동시에 전송된 주파수의 수는 안테나 소자의 수 보다 작아서, 을바른 산정 결과가 얻어질 수 있다.
가변 주파수 필터(144)의 가변 대역-통과 필터 섹션의 각각은 예로 도 49에 도시된 바와같이 구성될 수 있다. 여기서, 주파수 F1, F2, F3, F4 (상수된 바와 같이 제어 신호 주파수 f1, f2, f3, f4 에 대응)를 통과하는 한 세트의 네 대역-통과 필터(603, 604, 605, 606)중 각각의 하나는 필터 선택 타이밍 제어 섹션(602)에의해 제어된 스위치(600, 601)에의해 각 타임 슬롯의 네 개 서브-간격 동안 연속적으로 선택된다.
그리하여 상술된 실시예에의하면, 제어 신호의 타임 슬롯 및 주파수는 불규칙하게 선택된 이동 스테이션에의해 전송되어, 베이스 스테이션은 가변 주파수 필터의 대역통과 센터 주파수를 변경함으로써 이동 스테이션으로부터의 라디오 파의 인입 방향을 얻을 수 있고, 베이스 스테이션의 어레이 안테나의-전체 수 보다 큰 다수의 이동 스테이션의 각각의 방향을 베이스 스테이션이 검출하는 것이 가능해진다.
상기 실시예에서 분명한 것은 이전 실시예에대해 기술된 바와같이, 이동 스테이션 위치 산정 기능을 제공하도록 변경될 수 있다는 점이다. 그 경우에, 베이스 스테이션의 어레이 안테나의 소자의 전체 수 보다 큰 다수의 이동 스테이션의 각각의 위치가 산정될 수 있다.
도 52는 본 발명에따르는 지향성 제어 안테나 장치의 제11 실시예의 시스템 블록도이다. 상기 실시예는 이전 실시예와 다른데, 베이스 스테이션의 안테나 방향이 베이스 스테이션과 현재 통신하는 이동 스테이션의 방향으로 그려질 수 있는 반면, 안테나 방향의 널 또한 형성되고, 각각 베이스 스테이션의 서비스 영역내에 있는 다른 이동 스테이션에대해 산정된 방향으로 향한다는 점이다. 그 결과, 상기 통신이 같은 주파수 채널을 사용하여 수행되는조차, 이동 스테이션과 다른 인집한 베이스 스테이션 사이에 수행되는 통신 방해 가능성을 최소화시키는 것이 가능해진다.
도 52에서, 어레이 안테나(11), 주파수 변환기 섹션(14) 및 피크 발생 섹션15 은 각각 이전 실시예의 대응하는 섹션에대해 기술된 바와같은 방식의 기능이다.
인입 방향 산정 섹션(70l)은 N 이동 스테이션의 전체, 안테나(11)에대해 이동 스테이션의 각각의 방향을 산정하고, 본질적으로 이전 실시예의 인입 방향 산정 섹션12 에대해 같은 방식으로의 기능을 한다. 어쨌든 덧붙이면, 인입 방향 산정 섹션(701)은 안테나 널 방향으로서 산정된 (N-1) 방향을 남기고, 안테나 피크 방향으로서 상기 N 방향의 하나를 선택하도록 수신 방향 선택 섹션(702)으로부터 공급된 데이타에의해 제어된다. 덧붙이면, 안테나 제어 섹션(700) 기능은 본질적으로 방향성의 특정한 모양을 제공하도록 안테나(11)의 안테나 소자의 전송 또는 수신된 신호의 위상 및 크기 제어를 수행하는, 이전 실시예의 안테나 지향성 제어 섹션(13)에대해 기술된 바와같은 방식이다. 어쨌든 덧붙이면, 제1 실시예의 도 5를 참조하면, 안테나 지향성 제어 섹션(700)에서의 증폭기(13d, 13e) 각각은 피크 발생 섹션(15)으로부터 공급된 제2 신호와 널 포인트 발생 섹션(703)으로부터 공급된 제1 신호인 한 쌍의 증폭 팩터 제어 신호에의해 제어된다. 그리하여, 그의 방향성은 널 포인트 발생 섹션(703)과 피크 발생 섹션(15)으로부터 발생된 제어 신호의 결합에의해 결정된 안테나(11)에대해 설정된다.
전술된 안테나 피크 방향을 분류하는 데이타는 피크 발생 섹션(15)에 인입방향 산정 섹션(701)에의해 공급되는반면, 각각의 널 포인트 방향을 분류하는 데이타는 인입 방향 산정 섹션(701)으로부터 널 포인트 발생 섹션(703)에 공급된다. 안테나 지향성 제어 섹션은 이동 스테이션의 다른 산정된 방향의 각각에 널 포인트를 갖고, 산정된 피크 방향으로 향한 단일 피크를 갖는 안테나 방향성을 설정하도록 피크 발생 섹션(15)과 널 포인트 발생 섹션(703)에의해 제어된다.
수신 방향 선택 섹션(702)은 이를테면, 고정된-기간 통신 간격의 각각동안 안테나 피크 방향으로 인입 방향 산정 섹션에의해 산정된 방향의 각각 하나를 연속적으로 선택한다. 그 방식에서 베이스 스테이션의 서비스 영역내에있는 이동 스테이션의 각각은 시-분할 멀티플렉싱 형태의 동작을 통해 베이스 스테이션과 순차적으로 통신할 수 있다.
도 53은 널 포인트 발생 섹션(703)에 각각의 널 포인트 방향을 분류하는 데이타와, 피크 발생 섹션(15)에 피크 방향을 분류하는 데이타를 공급하고, 상술된 동작을 이룩하기위한 상기 실시예의 인입 방향 산정 섹션(701)에의해 수행된 처리의 흐름도이다. 도 54는 인입 방향 산정 섹션(701)으로부터 공급된 방향 데이타에 응답하고, 널 포인트 방향으로서 선택되어온 방향 각각에대해 널 포인트를 설정하고, 안테나 지향성 제어 섹션(700)에 인가되고, 제어 신호를 발생하는 널 포인트 발생 섹션(703)에의해 수행된 동작의 흐름도이다.
도 55는 본 발명에따르는 지향성 제어 안테나 장치의 제12 실시예의 시스템 블록도이다. 도 55에서, 171은 어레이 안테나이고, 172는 인입 방향 산정 섹션이며, 173 은 안테나 지향성 제어 섹션이고, 174는 주파수 변환 섹션이다. 175는 오프셋 안테나 소자인반면, 176, 177 및 178은 어레이 안테나(171)의 제1, 제2 및 제3 소자이다. 안테나 171은 선형 어레이 안테나여서, 단지 인입 라디오 파의 방위각만이 산정될 수 있다고 가정한다. 실제 예에서, 어레이 안테나(175)는 안테나(171)의 어레이 방향으로부터 적당한 방위 각 (이를테면, 90°) 에의해 오프셋하는 배면 반사기를 갖는 단일 다이폴 안테나로 구성될 수 있고, 라인에서 수평으로 어레이되고, 배면 반사기 소자로 각각 제공된 세 개의 다이폴 안테나로 구성될 수 있다. 어쨌든 안테나 구성의 다른 형태는 상기 실시예와 더불어 사용하도록 개조될수 있는 것은 분명하다. 도 57, 58은 인입 방향 산정 섹션(172)의 동작에대한 원리를 도시하는 선도이다. 도 57, 58에서, 181은 오프셋 안테나 소자(175)를 포함하는 안테나 소자의 제2 세트로부터의 결과인 안테나 방향 특성인 어레이 안테나(171, 182)의 소자만으로 형성된 안테나 소자의 제1 세트로부터의 결과인 안테나 방향 특성 (이동 스테이션 전송의 방위각 대 수신된 신호 크기의)이다. 도 58에서, 183은 도 57의 특성 181, 182사이의 차를 표현하는 특성인, 제2 세트의 안테나 소자로부터 얻어진 결합된 수신 신호 크기와 제1 세트의 안테나 소자로부터 얻어진 결합된 수신 신호 사이의 차 값과 이동 스테이션의 전송의 방위각 사이의 관게를 나타낸다. 특성 181은 도 58에서 범위 -θ 내지 θ 이고, 신호 크기의 제로가 아닌 값을 갖는 특성내의 각 값의 범위에대해 신뢰할 수 있게 정확도가 있다.
상기 실시예의 동작은 다음과 같다. 이동 스테이션으로부터의 라디오 파가 어레이 안테나(171)와 오프셋 안테나 소자(175)에의해 수신될때, 인입 방향 산정섹션(172)은 안테나 소자 각각의 세트의 수신된 신호를 결합하며, 제1 및 제2 세트의 안테나 소자로부터 각각 수신된 신호의 크리 사이의 차를 토대로, 이동 스테이션 전송인 인입 라디오 파의 방위각을 산정한다. 상기 세트의 안테나 소자는 예로 어레이 안테나(171)의 제1 소자(176) 및 제2 소자(177)로 형성된 제1 안테나 소자 세트와 오프셋 안테나 소자(175) 및 어레이 안테나의 제3 세트로 형성된 제2 안테나 소자 세트로 구성할 수 있다.
도 57에 도시된 특성(183)은 제2 안테나 소자 그룹의 결합된 신호와 제1 안테나 소자 그룹의 결합된 신호 사이의 차의 크기와 라디오 파 인입 방향 사이의 관계를 설정한다. 인입 방향 산정 섹션은 이동 스테이션이 위치된 방위 방향을 산정할 수 있다. 방향 정보는 피크 발생 섹션(15)에 공급되고, 그것은 이전 실시예에 대해 기술된 바와같이, 안테나 방향성에서의 피크를 발생하도록 안테나 지향성 제어 섹션(173)으로하여금 수신 및 전송 신호의 증폭 및 위상 제어를 적용하게하는 제어 신호를 발생하는 피크 발생 섹션(15)에 공급된다.
도 56은 제1 및 제2 세트의 안테나 소자로부터 각각 결합된 수신 신호를 토대로 산정된 방향 값을 얻도록, 상기 실시예의 인입 방향 산정 섹션에의해 주기적으로 수행될 수 있는 간단한 알고리즘의 일 예를 도시하는 흐름도이다.
그리하여 에레이 안테나와 오프셋 안테나 소자를 조합하여 적절히 사용함에 의해 상술돈 본 발명의 실시예에 의하면, 안테나 방향성을 사용함에 의해 이동 스테이션의 방향 산정이 가능해 진다.
제55도의 예에 도시된 것보다 많은 수의 소자를 어레이 안테나(171)와 오프셋 안테나(175)에 이용하는 것이 가능하다. 또한, 방향 적용 범위의 충분한 범위를 제공하도록, 도55에 도시된 바와같은 복수개 세트의 안테나는 각각의 다른 각으로 향한 어레이 안테나와 더불어 이용될 수 있다. 대안으로, 안테나 구조의 회전은 360°의 방위에서 산정될 인입 라디오 파 방향을 인에이블하도록, 도40에 도시된 실시예에 대해 이용될 수 있다.
본 발명에 따르면, 상술된 바와같이. 하나이상의 이동 스테이션의 각각의 방향은 이동 통신 시스템의 베이스 스테이션에의해 산정될 수 있고, 베이스 스테이션의 어레이 안테나의 방향성은 산정된 방향에 따라 적절히 제어될 수 있어서, 전성 주파수 및 전송 파워가 효율성있게 이용될 수 있는데, 즉, 이동 통신 시스템의 이동 스테이션과 다른 베이스 스테이션 사이의 통신 방해 가능성을 줄일 수 있게 한다.
상술된 바와같이. 안테나 방향성이 하나의 특정한 이동 스테이션과 통신하도록 그려진 피크로 형성되는 본 발명에 따르는 장치를 구성하는 것이 가능한데, 각각의 다른 피크는 각각 다른 이동 스테이션과 통신을 실행하는 베이스 스테이션에 따라 형성되거나, 대안으로, 안테나 방향성은 도 47의 예에 도시된 바와같이. 멀리 떨어져있지 않은 산정된 위치에 위치된 복수의 이동 스테이션 각각과 통신할 수 있도록 그려진 피크로 형성된다.
상술된 실시예의 다양한 특징은 다른 실시예의 것과 결합될 수 있어서, 특정한 실시에의 상기 설명은 첨부된 청구항으로 본 발명의 범위를 제한한다고 할 수는 없는 것이다.

Claims (22)

  1. 적어도 하나의 베이스 스테이션과 복수의 이동 스테이션을 포함하는 이동 통신 시스템에 있어서, 지향성 제어 안테나 장치는, 베이스 스테이션의 설정된 서비스 영역내에 위치된 이동 스테이션에서 라디오 파를 전송 및 수신하는 안테나 소자의 어레이를 갖는 어레이 안테나와, 상기 베이스 스테이션의 동작의 전송 모드동안 안테나 소자에 전송 신호를 공급하고, 전송 주파수에서 안테나 소자에 각각 대응하는 전송 신호로 기저대역 주파수 또는 중간 주파수에서의 전송 신호를 변환하고, 베이스 스테이션의 동작의 수신 모드동안 기저대역 신호 또는 대응하는 중간 주파수 신호로 안테나 소자로부터 각각 수신된 신호를 변환하는 주파수 변환 수단과, 베이스 스테이션에대해 이동 스테이션의 산정된 방향을 유도하여 산정된 방향을 가리키는 방향 데이타를 발생시키고, 이동 스테이션으로부터의 라디오 파의 인입 방향을 데이타를 발생시키고, 이동 스테이션으로부터의 라디오 파의 인입 방향을 산정하도록 수신 모드동안 주파수 변환기 수단으로부터의 기저대역 신호 또는 중간 주파수 신호상에서 동작하는 인입 방향 산정 수단과, 어레이 안테나의 방향성을 결정하는 전송모드 동안 안테나 소자에 각각 대응하는 전송 신호 그리고 수신모드 동안 안테나 소자에 대응하는 수신된 신호의 크기와 위상을 제어하는 안테나 지향성 제어 수단과, 이동 스테이션의 산정된 방향으로 향하고, 방향성의 피크를 형성하도록 안테나 지향성 제어 수단을 제어하도록 수신 모드와 전송 모드동안 방향 데이타를 응답하여 제어 신호를 발생하는 피크 발생 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템
  2. 제1항에 있어서, 상기 안테나 지향성 제어 수단은 상기 중간 주파수 또는 상기 기저대역 주파수에 있고, 상기 안테나 소자의 전송 신호와 안테나 소자의 각각 수신된 신호의 크기와 위상을 제어하는 피크 발생 수단으로부터의 상기 제어 신호에 으답하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 지향성 제어 안테나 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 안테나의 거의 균일한 방향성을 설정하도록 상기 안테나 지향성 제어 수단을 제어하는 수단을 더 포함하고, 상기 인입 방향 산정 수단은 균일한 방향성이 설정된 조건동안에서만 상기 산정된 방향을 유도하며, 상기 안테나 지향성 제어 수단은 상기 전송 주파수에 있고, 상기 안테나 소자의 각각의 전송 신호 및 수신 신호의 크기와 위상을 직접 제어하는 피크 발생 수단으로부터의 상기 제어 신호에 응답하는 것을 특징으로 하는 지향성 제어 안테나 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 서비스 영역내에있는 이동 스테이션으로부터 수신된 신호를 검출하는 수단을 더 포함하고, 상기 인입 방향 산정 수단은, 상기 서비스 영역내에 현재 위치된 이동 스테이션의 산정된 수를 유도하는 수단과, 서비스 영역에서 이동 스테이션의 산정된 수가 상기 어레이 안테나의 소자의 전체 수보다 크거나 같은지의 여부를 판단하는 수단과, 상기 산정으로서 얻어진 이동 스테이션의 수가 소자의 전체 수 보다 크거나 같게 판단될 때, 상기 어레이 안테나의 방향성 변화의 전체 범위를 통해 상기 피크를 스윕하고 상기 방향성의 단일 피크를 발생하도록 상기 안테나 소자의 각각의 수신된 신호의 크기와 위상을 상기 안테나 지향성 제어 수단이 제어하는 베이스 스테이션의 상기 수신 모드 동안 상기 제어 신호를 발생하도록 상기 피크 발생 수단을 제어하는 수단을 더 포함하며, 그 결과 상기 서비스 영역내의 이동 스테이션의 각각의 방향은 수신된 신호 발생의 상기 검출에서 대응하는 방향으로 상기 인입 방향 산정 수단에의해 얻어지며, 상기 베이스 스테이션은 상기 각각의 방향으로 스윕해온 상기 피크에서의 연속적인 간격동안 검출된 각각의 방향에 대해 상기 이동 스테이션의 각각과 통신을 연속적으로 실행하는 것을 특징으로 하는 지향성 제어 안테나 장치.
  5. 하나의 베이스 스테이션과 복수의 이동 스테이션을 갖는 이동 통신 시스템에 있어서, 상기 베이스 스테이션을위한 지향성 제어 안테나 장치는, 베이스 스테이션의 설정된 서비스 영역내에 위치된 하나이상의 이동 스테이션으로부터의 라디오 파를 수신하고, 안테나 소자의 어레이를 갖는 제1 어레이 안테나와, 상기 이동 스테이션 중 선택된 하나와 통신하도록 라디오 파를 전송 및 수신하고, 안테나 소자의 어레이를 갖는 제2 어레이 안테나와, 상기 베이스 스테이션의 동작의 전송 모드동안 상기 제2 어레이 안테나의 대응하는 안테나 소자에 전송 신호를 공급하고, 제2 어레이 안테나의 상기 안테나 소자에 각각 대응하고, 전송 주파수에서의 전송 신호로 기저대역 주파수 또는 중간 주파수에서의 전송 신호를 변환하고, 상기 베이스 스테이션의 동작의 수신 모드동안 대응하는 기저대역 주파수 신호 또는 대응하는 중간 주파수 신호로 상기 제1 및제2 어레이 안테나의 상기 안테나 소자로 부터 각각 수신된 신호를 변환하는 주파수 변환 수단과, 상기 서비스 영역내에있는 상기 이동 스테이션의 전체 수를 산정하도록 상기 방향 데이타를 이용하고, 상기 산정된 방향의 방향 데이타 표시를 발생하고, 서비스 영역내에있는 상기 이동 스테이션으로부터의 라디오 파의 각각의 인입 방향을 산정하여 상기 제1 어레이 안테나의 안테나 소자의 상기 수신된 신호로부터 상기 주파수 변환기 수단에의해 유도된 기저대역 신호 또는 상기 중간 주파수 신호에서 동작하는 인입 방향 산정 수단과, 상기 제2 어레이 안테나의 방향성을 결정하는 것과같은 상기 전송 모드 동안 제2 어레이 안테나의 상기 안테나 소자에 각각 대응하는 상기 전송 신호와 상기 수신 모드동안 제2 어레이 안테나의 상기 안테나 소자에 대응하는 상기 수신된 신호의 크기와 위상을 제어하는 안테나 지향성 제어 수단과, 상기 선택된 이동 스테이션의 산정된 방향으로 향하고, 제2 어레이 안테나의방향성의 피크를 형성하는 것과같이 상기 안테나 지향성 제어 수단을 제어하도록, 상기 수신 모드와 상기 전송 모드 동안 제어 신호를 발생하는 상기 방향 데이타에 응답하는 피크 발생 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 인입 방향 산정 수단으로부터의 상기 산정으로서 얻어진 이동 스테이션의 수가 상기 제1어레이 안테나의 소자의 수보다 크거나 같은지를 판단하는 수단과, 이동 스테이션의 상기 산정된 수가 제1어레이 안테나의 소자의 수보다 크거나 같은지가 판단될때, 상기 베이스 스테이션의 서비스 영역내에있는 상기 이동 스테이션의 정정된 산정 수를 유도하는데 사용되고, 이동 스테이션으로부터의 라디오파의 인입 방향을 산정하는 인입 방향 산정 수단에의해 조합하는데 사용된 제2 어레이 안테나의 모든 상기 소자와 제1어레이 안테나의 상기 모든 소자로부터 얻어진 각각의 수신된 신호에의해 제어를 실행하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지향성 제어 안테나 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 서비스 영역내에있는 이동 스테이션의 상기 정정된 산정 수가 상기 제2 어레이 안테나와 상기 제1 어레이 안테나의 소자의 전체 수보다 크거나 같은지를 판단하는 수단과, 상기 산정으로서 얻어진 이동 스테이션의 수가 상기 전체 소자의 수보다 크거나 같다고 판단될때, 상기 제1 어레이 안테나의 방향성 변화의 전 범위를 통해 상기 피크를 스윕하고, 상기 방사 패턴의 단일 피크를 발생하도록 상기 안테나 소자의 각각 수신된 신호의 크기 및 위상을 제어하는 상기 안테나 지향성 제어 수단같은 베이스 스테이션의 상기 수신 모드 동안 상기 제어 신호를 발생하도록 상기 피크 발생 수단을 제어하는 수단과, 상기 베이스 스테이션에대해 상기 이동 스테이션의 각각 검출된 방향을 얻도록, 상기 서비스 영역내에있는 각각의 이동 스테이션으로부터 전송된 라디오 파의 수신을 상기 피크 스위핑동안 연속적으로 검출하는 수단을 더 포함하며, 상기 베이스 스테이션은 상기 피크가 상기 각각의 방향으로 스윕되어온 연속적인 간격동안, 검출된 각각의 방향에대해 상기 이동 스테이션의 각각과 통신을 연속적으로 실행하는 것을 특징으로 하는 지향성 제어 안테나 장치.
  8. 제1항 내지 제3항중 어느 한 한에 있어서, 상기 이동 통신 시스템은 데이타의 인터체인지를 통신에의해 상호 접속되고 각각의 서비스 영역을 갖는 복수의 베이스 스테이션을 포함하고, 각각의 상기 베이스 스테이션은, 상기 피크 발생 수단에 상기 위치 데이타를 공급하고, 상기 산정된 위치를 가리키는 위치 데이타를 발생하고 상기 이동 스테이션의 산정된 위치를 얻도록 상기 데이타를 처리하고, 상기 다른 베이스 스테이션에대한 상기 이동 스테이션을 위한 방향 데이타와, 적어도 두개의 다른 베이스 스테이션의 각각의 인입 방향 산정수단으로부터 수신하는 이동 스테이션 위치 산정 수단을 더 포함하고, 상기 피크 발생 수단은 상기 산정된 위치에따라, 상기 피크의 모양과 상기 방향성의 피크의 방위를 결정하는 것과같이 상기 안테나 지향성 제어 수단을 제어하는 상기 안테나 지향성 제어 수단에 공급된 제어 신호를 발생하는 상기 위치 데이타에 응답하는 것을 특징으로 하는 지향성 제어 안테나 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 이동 통신 시스템은 이동 스테이션의 산정된 방향을 표현하는 데이타를 교환하도록 상호 접속되고 각각 서로 인접한 서비스 영역을 갖는 복수의 베이스 스테이션을 포함하며, 베이스 스테이션의 상기 각 어레이 안테나는 어레이 축을따라 간격진 소자를 갖는 선형 어레이 안테나이고, 각 상기 베이스 스테이션은, 상기 위치 데이타를 상기 피크 발생 수단에 공급하고, 상기 산정된 위치를 가리키는 위치 데이타를 발생하고 상기 이동 스테이션의 산정된 위치에 상기 제1, 제2 및 제3 그라운드 라인 데이타로부터 유도하고, 상기 이동 스테이션의 가능한 위치의 제2 및 제3 범위를 각각 가리키는 제2 및 제3 그라운드 라인 데이타를 얻도록 상기 제2 및 제3 방향 데이타를 처리하고, 상기 다른 베이스 스테이션에대해 상기 이동 스테이션으로부터 라디오 파의 각각의 인입 방향을 가리키는 제2 및 제3 방향 데이타, 적어도 두 개의 다른 베이스 스테이션에서의 각각의 인입 방향 산정수단으로부터, 수신을위해, 상기 이동 스테이션의 가능한 위치의 제1 범위를 표현하는 제1 그라운드 라인 데이타를 얻도록 그라운드 레벨 위의 상기 어레이 안테나의 높이를 표현하는 공지된 데이타와 관련하여 상기 방향 데이타를 처리하고, 이동 스테이션으로부터 수신된 라디오 파의 산정된 인입 방향을 가리키는 제1 방향 데이타, 상기 베이스 스테이션의 상기 인입 방향 산정 수단으로부터 수신하는 이동 스테이션 위치 산정 수단을 더 포함하고, 상기 피크 발생 수단은 상기 산정된 위치에따라 상기 피크의 모양과 방향성의 피크의 방위를 결정하는것과같이 상기 안테나 지향성 제어 수단을 제어하는 상기 안테나 지향성 제어 수단에 공급된 제어 신호를 발생하는 상기 위치 데이타에 응답하는 것을 특징으로 하는 지향성 제어 안테나 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 선형 어레이 안테나 각각은 180° 범위내의 방위 방향성을 제공하도록 구성되고, 상기 이동 스테이션의 가능한 위치의 상기 범위는 그의 중앙 축으로서 상기 어레이 축을 갖는 원추의 표면의 반과 상기 그라운드 사이의 교차의 산정된 라인으로서 유도되고, 정점 각을 갖는 상기 원추의 표면은 상기 어레이 축과 상기 이동 스테이션으로부터의 인입 라디오 파의 방향 사이에 형성된 각의 값 두배인 것을 특징으로 하는 지향성 제어 안테나 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 어레이 안테나는 어레이 축을 따라 간격진 그의 소자를 갖는 선형 어레이 안테나이고, 이동 스테이션으로부터 수신된 라디오 파의 전계 세기의 값을 측정하는 전계 세기 측정 수단과, 상기 위치 데이타를 상기 피크 발생 수단에 공급하고, 상기 어레이 안테나에 대해 상기 이동 스테이션의 산정된 위치를 표현하는 위치 데이타를 얻도록, 상기 인입 방향 산정 수단 으로부터 공급된 상기 이동 스테이션을위한 상기 산정된 방향 데이타에 관련하여 상기 그라운드 라인 데이타로 동작하고, 상기 이동 스테이션의가능한 위치의 범위를 표현하는 그라운드 라인 데이타를 얻도륵 그라운드 위의 상기 어레이 안테나의 높이의 공지된 값과 관련하여 상기 산정된 거리 값으로 동작하고 상기 어레이 안테나로부터 상기 이동 스테이션의 산정된 라인-오브-사이트 거리의 값으로 상기 결합된 신호 세기 값을 변환하는 위치 산정 수단을 더 포함하며, 상기 피크 발생 수단은 상기 산정된 위치에따라 상기 피크의 모양과 방향성의 피크의 방위를 결정하는것과같이 상기 안테나 지향성 제어 수단을 제어하는 상기 안테나 지향성 제어 수단에 공급된 제어 신호를 발생하는 상기 위치 데이타에응답하는 것을 특징으로 하는 지향성 제어 안테나 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 선형 어레이 안테나 각각은 180°범위내의 방위 방향성을 제공하도록 구성되고, 상기 이동 스테이션의 가능한 위치의 상기 범위는 원추의 표면의 반과 상기 그라운드 사이의 교차의 산정된 라인으로서 유도되고, 상기 어레이 축을따라 중앙 축을 갖고 원추의 각을 갖는 상기 원추의 표면은 상기 어레이 축과 상기 이동 스테이션으로부터의 인입 라디오 파의 방향 사이에 형성된 각의 값의 두배인 것을 특징으로 하는 지향성 제어 안테나 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 각각의 상기 이동 스테이션은, 제1 타임 포인 다음에 제2 타임 포인트 (t2)에서의 이동 스테이션의 위치와 제1 타임 포인트 (tl)에서의 상기 이동 스테이션의 위치 사이의 차를 표현하는 변위 벡터를 유도하는 변위 벡터 발생 수단과, 라디오에의해 베이스 스테이션에 변위 벡터를 표현하는 데이타를 전송하는 수단과, 상기 베이스 스테이션의 상기 어레이 안테나는 어레이 축을따라 놓인 그의 소자를 갖는 선형 어레이 안테나이며, 상기 베이스 스테이션은 피크 발생 수단에 위치 데이타를 공급하고 산정된 위치를 가리키는 위치 데이타를 발생하고, 제2 타임 포인트 (t2)에서의 이동 스테이션의 위치를 산정하도록 제1 그라운드 라인 데이타와 제2 그라운드 라인 데이타와 관련하여 변위 벡터 값으로 동작하고, 이동 스테이션의 가능한 위치의 제2 범위를 표현하는 제2 그라운드 라인 데이타를 유도하도록 놓은 값과 이동 스테이션에대한 산정된 방향 데이타에서 동각하도록 제2 타임포인트 (t2)에서 동작하고, 이동 스테이션의 가능한 위치의 제1 범위를 표현하는 제1 그라운드 라인 데이타를 유도하도록, 그라운드 레벨 이상의 어레이 안테나의 높이에대한 공지된 값과 관련하여, 인입 방향 산정 수단으로부터 거리 검출 수단에 공급되고, 이동 스테이션에대한 산정된 방향 데이타로 동작하도록 제1 타임 포인트(tl)에서 동작하는 이동 스테이션 위치 산정 수단을 더 포함하며, 상기 피크 발생 수단은 산정된 위치에따라, 피크의 모양과 방향성의 피크 방위 둘 다를 결정하도록하는 안테나 지향성 제어 수단을 제어하는 안테나 지향성 제어 수단에 공급된 제어신호를 발생하는 위치 데이타에 응답하는 것을 특징으로 하는 지향성 제어 안테나장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 선형 어레이 안테나 각각은 180°범위내의 방위 방향성을 제공하도록 구성되고, 상기 이동 스테이션의 가능한 위치의 상기 범위는 원추의 표면의 반과 상기 그라운드 사이의 교차의 산정된 라인으로서 유도되고, 상기 어레이 축을 따라 중앙 축을 갖고 원추의 각을 갖는 상기 원추의 표면은 상기 어레이 축과 상기 이동 스테이션으로부터의 인입 라디오 파의 방향 사이에 형성된 각의 값의 두배인 것을 특징으로 하는 지향성 제어 안테나 장치.
  15. 제 l 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 베이스 스테이션의 상기 어레이 안테나는 어레이 축을따라 놓인 그의 소자를 갖는 선형 어레이 안테나이며, 수평면내에서 회전하는 어레이 축을따라 어레이 안테나를 회전시키는 안테나 회전 수단과, 상기 산정된 위치를 가리키는 위치 데이타를 발생하고 이동 스테이션의 위치를 산정하도록, 제2 각 위치로 어레이 축이 회전될때 유도되고, 제2 산정된 방향을 표현하는 제2 방향 데이타와, 어레이 축이 제1 각 위치일때 유도되고, 제1 산정된 방향을 표현하는 인입 방향 산정 수단으로부터 제1 방향 데이타에서 동작하고, 방향 정보를 수신하는 위치 산정 수단을 더 포함하며, 상기 피크 발생 수단은 상기 산정된 위치에따라, 피크의 모양과 방향성의 피크 방위 둘 다를 결정하도록하는 안테나 지향성 제어 수단을 제어하는 안테나 지향성 제어 수단에 공급된 제어 신호를 발생하는 위치 데이타에 응답하는 것을 특징으로 하는 지향성 제어 안테나 장치.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 선형 어레이 안테나는 180°의 범위내에서 방위 방향성을 제공하도록 구성되고, 상기 위치 산정 수단은, 상기 어레이 축과 상기 이동 스테이션으로부터의 인입 라디오 파의 상기 방향 사이에 형성된 각의 값 두 배인 정점 각과 상기 어레이 축을따라 놓인 중앙 축을 갖는 상기 원추의 표면과, 원추의 표면의 반과 상기 그라운드 사이의 교차의 제1 산정된 라인으로서 상기 이동 스테이션의 가능한 위치의 제1 범위를 유도하도록 그라운드 레벨위의 상기 어레이 안테나의 높이에대한 공지된 값과 관련하여 상기 제1 방향 데이타에서 동작하고, 상기 원추의 표면과 그라운드 사이의 교차의 제2 산정된 라인으로서 상기 이동 스테이션의 가능한 위치의 제2 범위를 유도하도록 상기 높이값과 관련하여 상기제2 방향 데이타에서 동작하고, 상기 원추의 표면과 그라운드 사이의 교차의 제1 및 제2 산정된 라인 사이의 교차 포인트를 얻는 것을 특징으로 하는 지향성 제어 안테나 장치.
  17. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 이동 스테이션으로부터 수신된 라디오 파의 전파 지연 시간을 산정하는 전파지연 시간 산정 수단과, 이동 스테이션으로부터, 반사 파로서 수신된 라디오 파와 직접 파로서 수신된 라디오 파의 전계의 각각의 세기를 측정하는 전계 세기 측정 수단과, 직접 파와 반사 파의 전계 세기의 비율과 산정된 라디오 파 전파 지연 시간을 토대로, 인입 방향 산정 수단에의한 라디오 파 인입 방향의 산정 결과가 다중-통로 전파 신호의 효과를위한 이동 스테이션으로부터 수신된 신호를 보상하고, 베이스 스테이션의 서비스 영역내의 이동 스테이션에서만 이동 스테이션이 있음을 가리킬때, 전파 지연 시간 산정 수단으로부터 전파 지연 시간의 산정된 값과 인입 방향 산정 수단으로부터의 인입 방향 데이타를 수신하는 전파 통로 균등화 수단을 더포함하는 것은 특징으로 하는 지향성 제어 안테나 장치.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 전파 통로 균등화 수단은 직접 파와 반사 파의 전계 세기의 비율과 산정된 라디오 파 전파 지연 시간에따라 결정된 부분에서 지연소자의 각각의 출력 신호를 결합하는 수단과, 반사된 신호에 지연의 연속적인 증가를 인가하는 케스케이드에서 접속된 복수의 지연 소자를 포함하는 것을 특징으로하는 지향성 제어 안테나 장치.
  19. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 이동 스테이션의 ( N-l, N은 1이상의 정수 )의 방향으로 각각 향하고, 각각의 인입 라디오 파 방향이 인입 방향 산정 수단에의해 N 이동 스테이션에대해 산정될때, 상기 어레이 안테나의 방향성에대한 널 포인트를 설정하는 널 포인트 발생수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지향성 제어 안테나 장치.
  20. 하나의 베이스 스테이션과 복수의 이동 스테이션을 포함하는 이동 통신 시스템에 있어서, 상기 베이스 스테이션에대한 지향성 제어 안테나 장치는, 어레이 축을 따라 놓인 그의 소자를 갖는 선형 어레이 안테나와, 고정된 각에의해 어레이 안테나의 어레이 축으로부터 오프셋인 방향의 방향성을 갖는 적어도 하나의 오프셋 안테나 소자와, 상기 방향을 가리키는 방향 데이타를 발생하고, 크기 사이의 차를 토대로,이동 스테이션이 위치된 방향을 산정하고, 상기 결합된 수신 신호 사이의 차의 크기를 얻고, 두개의 결합된 수신 신호를 얻도록 제2 안테나의 각각의 소자의 수신된 신호를 결합하고 제1 안테나 세트의 소자의 수신된 신호를 결합하며, 제2 안테나소자 세트의 수신된 신호로서 어레이 안테나의 잔여 소자의 각각의 수신된 신호를 수신하고, 제1 안테나 소자 세트의 수신된 신호로서 어레이 안테나의 소자의 세트와 오프셋 안테나 소자의 각각의 수신된 신호를 수신하는 인입 방향 산정 수단과. 상기 어레이 안테나의 방향성을 결정하는 것과같이, 상기 베이스 스테이션의 동작의 전송 모드 동안 상기 안테나 소자에 각각 대응하는 전송 신호와 상기 수신모드 동안 어레이 안테나의 상기 안테나 소자에 대응하는 상기 수신된 신호의 크기와 위상을 제어하는 안테나 지향성 제어 수단과, 상기 산정된 방향으로 향하고, 상기 어레이 안테나의 방성의 피크를 형성하는 것과같이 상기 안테나 지향성 제어 수단을 제어하도록, 상기 수신 모드와 상기 전송 모드 동안 제어 신호를 발생하는 상기 방향 데이타에 응답하는 피크 발생수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 지향성 제어 안테나 장치.
  21. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 이동 통신 시스템은 복수의 베이스 스테이션을 포함하고 상기 베이스 스테이션은 데이타의 교환을위해 통신 라인에의해 접속되고, 상기 베이스 스테이션의 각각은 이동 스테이션과의 통신을위해 유용한 고정된 수의 통신 채널을 가지며, 상기 베이스 스테이션의 각각은 베이스 스테이션의 상기 서비스 영역내에있는 이동 스테이션에대한 각각의 식별 정보를 유도하는 수단을 더 포함하고, 상기 인입 방향 산정 수단은 상기 베이스 스테이션의 상기 서비스 영역내에 현재 위치된 상기 이동 스테이션의 전체 수를 산정하도록 이동 스테이션으로부터의 라디오 파의 상기 산정된 인입 방향을 이용하며, 각베이스 스테이션의 상기 인입 방향 산정 수단은 상기 베이스 스테이션의 상기 서비스 영역 밖인 서비스 영역내에 위치된 이동 스테이션에대한 산정된 방향 데이타를 유도할 수 있고, 상기 베이스 스테이션의 각각은,상기 위치를 가리키는 위치 데이타 발생과 이동 스테이션의 각각의 위치를 산정하도록 상기 방향 데이타를 이용하고, 상기 인입 방향 산정 수단으로부터의 상기 방향 데이타를 수신하는 이동 스테이션 위치 산정 수단을 더 포함하고, 상기 베이스 스테이션의 서비스 영역내에있는 선택된 이동 스테이션에대한 식별 정보를 다른 베이스 스테이션에 보내고, 상기 판단 동작으로하여금 유용한 통신 채널의 수가 불충분하다고 발견될 때, 다른 베이스 스테이션의 상기 서비스 영역내에 위치된 상기 선택된 이동 스테이션과 서비스 영역내에있는 상기 이동 스테이션과 상기 베이스 스테이션에의한 통신에 요구된 바와같이 안테나 방향성의 피크를 발생하도록 상기 안테나 지향성 제어 수단을 제어하는 제어 신호를 상기 안테나지향성 제어 수단에 공급하고 발생하며, 상기 서비스 영역내에 위치된 이동 스테이션에대한 위치 데이타에 더해 상기 선택된 이동 스테이션에대해 각각의 위치 데이타를 상기 이동 스테이션 위치 산정 수단으로부터 얻고, 상기 다른 베이스 스테이션의 서비스 영역내에 위치된 선택된 이동 스테이션에대한 각각의 식별 정보를 분류하는 하나이상의 다른 베이스 스테이션으로부터의 데이타를 수신하고, 하나이상의 통신 채널이 유용한 것을 발견할 때, 유용한 통신 채널이 없는 것에대한 이동 스테이션의 수 또는 상기 베이스 스테이션에 현재 유용한 통신 채널의 수를 결정하고, 할당된 수의-통신 채널과 상기 산정된 수의 이동 스테이션을 토대로, 위치 데이타와 이동 스테이션의 수에대해 동작하고, 상기 이동 스테이션 위치 산정 수단으로부터의 상기 위치 데이타와 상기 인입 방향 산정 수단으로부터의 이동 스테이션의 상기 산정된 수를 수신하는 안테나 방향 패턴 선택 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지향성 제어 안테나 장치.
  22. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 이동 스테이션의 각각은 고정된 순서의 타임 슬롯으로부터 선택된 불규칙하게 결정된 고정 기간의 타임 슬롯에서 불규칙하게 선택된 주파수 채널을 사용하는 라디오 전송을 실행하는 제어신호 전송 수단을 더 포함하고, 상기 주파수 채널은 N이 고정된 정수인 N주파수 채널로부터 선택되고, 상기 베이스 스테이션의 상기 인입 방향 산정 수단은 상기 주파수 변화기 수단에의해 중간 주파수로 변화한 후 상기 안테나 소자로부터 각각 수신된 신호를 토대로 상기 방향 산정을 수행하며, 상기 인입 방향 산정 수단에 상기 안테나 소자의 상기 중간 주파수 신호를 각각 전달하는 한 세트의 가변-주파수 대역통과 필터와, 상기 타임 슬롯의 각각에서, 상기 서브-간격의 하나에서, 상기 주파수 채널의 하나에 대응하는 중간 주파수 값을 순차적으로 통과시키도록 상기 각 가변-주파수 필터를 활성화시키고, 상기 타임 슬롯의 각각의 N 고정-기간 서브-간격의 하나에서 상기 가변-주파수 필터의 각각의 통과대역을 연속하여 변화시키는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지향성 제어 안테나 장치.
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