(57)【要約】  無線通信システムは、自由空間結合、表面波漏話、誘電漏洩または他の干渉効果を介して互いに干渉する二つ以上のアンテナを含み得る。この干渉効果は、これらのアンテナの一つに干渉信号を生成する可能性がある。消去装置は、この干渉信号の予測値を生成し、干渉信号からこの予測値を差し引くことによってアンテナ干渉を抑制できる。この消去装置は、干渉を生成するアンテナ上の、または干渉を受けるアンテナ上の信号のサンプリングに基づいて予測値を生成できる。消去装置は、漏話効果のモデルを含み得る。通信システム上でテスト信号を送信するステップは、このモデルを定義または改善し得る。【選択図】図８
2007519306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のアンテナによって第２のアンテナに課された干渉信号を抑制するための方法であって、
前記第１のアンテナ上の送信される信号をサンプリングするステップと、
前記干渉信号の予測値を生成するために、あるパラメータにしたがって前記サンプリングされた信号を処理するステップと、
前記干渉信号を抑制するために前記第２のアンテナに前記干渉信号の前記予測値を印加するステップと、
前記抑制された干渉信号を監視するステップに応じて前記パラメータを変化させるステップと、を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記干渉信号が第１の位相を有し、
前記干渉信号の前記予測値は第２の位相を有し、
前記パラメータが位相偏移を含み、
前記サンプリングされた信号を処理するステップが前記位相偏移を前記サンプリングされた信号に印加するステップを含み、
前記変化させるステップが前記第２の位相を前記第１の位相に整合させるように前記位相偏移を調整するステップを含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記サンプリングされた信号を処理するステップが、ある周波数応答を有するフィルタで前記サンプリングされた信号をフィルタリングするステップを含むことと、前記パラメータを変化させるステップが前記周波数応答を調整するステップを含むことと、を特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記干渉信号の前記予測値が消去信号を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記処理するステップが、
ある位相偏移を前記サンプリングされた信号に印加するステップと、
あるフィルタパラメータにしたがって前記サンプリングされた信号をフィルタリングするステップと、
ある時間だけ前記サンプリングされた信号を遅延させるステップと、
ある利得にしたがって前記サンプリングされた信号を増幅するステップと、を含むことと、
前記パラメータを変化させるステップが前記位相偏移、前記フィルタパラメータ、前記時間および前記利得を調整するステップを含むこと、とを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記送信される信号がテスト信号と通信信号とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記方法が、前記第１のアンテナ上で、第１の周波数を有する第１のテスト信号と、第２の周波数を有する第２のテスト信号と、第３の周波数を有する通信信号とを送信するステップを更に含んでいることと、
前記第３の周波数が前記第１の周波数と前記第２の周波数との間にあることと、
前記サンプリングするステップが前記第１の送信されるテスト信号をサンプリングするステップと前記第２の送信されるテスト信号をサンプリングするステップとを含むこと、とを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記干渉信号が前記第１のアンテナによって干渉効果を介して前記第２のアンテナに課されることと、前記方法が更に、
パイロット信号を生成するステップと、
前記パイロット信号を前記第１のアンテナに印加するステップと、
前記第１のアンテナから前記干渉効果を介して前記第２のアンテナに前記パイロット信号の少なくとも一部分を転送するステップと、
前記パイロット信号の前記転送された部分を監視するステップに基づいて前記干渉効果のモデルを指定するステップと、を含むことと、
前記送信される信号が通信信号を含むことと、
前記サンプリングされた信号を処理するステップが前記指定されたモデルを前記通信信号に印加するステップを含むことと、を特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記抑制された干渉信号を監視するステップが前記第２のアンテナの給電線から電力をタップ採取するステップと前記タップ採取された電力を測定するステップとを含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
アンテナシステム上の干渉を減少させるための方法であって、
第１のアンテナ上でテスト信号を送信するステップと、
干渉効果を介して前記第１のアンテナからの前記テスト信号の一部を第２のアンテナに結合するステップと、
前記テスト信号を処理するステップに基づいて前記干渉効果のモデルを定義するステップと、
前記第１のアンテナ上で通信信号を送信するステップに応じて前記干渉効果を介して前記干渉を前記第２のアンテナに結合するステップと、
前記モデルによって前記通信信号を処理するステップに応じて前記干渉の予測値を出力するステップと、
前記干渉を減少させるために前記予測値を前記第２のアンテナに印加するステップと、を含むことを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記テスト信号を処理するステップが前記第２のアンテナに結合された前記テスト信号の一部分を監視するステップを含むことを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記干渉効果が自由空間結合を含むことを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記干渉効果が誘電漏洩を含むことを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記干渉効果が表面波結合を含むことを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１のアンテナ上で前記テスト信号を送信するステップが第１の結合器を介して前記第１のアンテナの給電線に前記テスト信号を供給するステップを含むことと、前記第２のアンテナに前記予測値を印加するステップが第２の結合器を介して前記第２のアンテナの給電線に前記テスト信号を供給するステップを含むことと、を特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
前記第２のアンテナに前記予測値を印加するステップが前記干渉と前記漏話を介して前記第２のアンテナに結合された前記テスト信号の一部分とから前記予測値を差し引くステップを含むことを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１７】
前記モデルがフィルタを含むことと、前記モデルを定義するステップが前記フィルタを調整するステップを含むこととを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１８】
活動状態のアンテナによって休止状態のアンテナに結合された信号を消去するためのシステムであって、
前記信号のサンプルを信号処理回路に供給するための、前記休止状態のアンテナの給電線に接続したポートを含む第１の結合器と、
前記給電線に消去信号を供給するためのポートを含む第２の結合器と、を含んでおり、
前記信号処理回路が前記サンプリングされた信号を増幅して偏移するステップに基づいて前記サンプリングされた信号を生成することを特徴とするシステム。
【請求項１９】
前記サンプリングされた信号を増幅するステップが、ある利得を前記サンプリングされた信号に適用するステップを含むことと、
前記サンプリングされた信号を偏移するステップが、ある位相偏移を前記サンプリングされた信号に印加するステップを含むことと、
前記システムが、
前記給電線からフィードバック信号を取得するための第３の結合器と、
前記フィードバック信号に基づいて前記利得と前記位相偏移とを調整するためのコントローラと、を更に含むこと、とを特徴とする、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記第１の結合器が分配器を含み、前記第２の結合器が加算ノードを含むことを特徴とする、請求項１８に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２００３年１１月１７日出願された「Ｉｍｐｒｏｖｅｄ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｏｆ  Ｃｌｏｓｅｌｙ  Ｓｐａｃｅｄ  Ａｎｔｅｎｎａｓ（狭い間隔で配置されたアンテナの改良された性能）」と題する米国仮特許出願通番第６０／５２０，５９２号への優先権の利益を請求する。米国仮出願通番第６０／５２０，５９２号の内容は、引例によってここに組み入れられている。
【０００２】
本出願は、２００２年３月２８日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｄｅｃｏｄｉｎｇ  Ｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌ  Ｓｉｇｎａｌｓ（マルチレベル信号を復号するための方法およびシステム）」と題する米国非仮特許出願通番第１０／１０８，５９８号と、２００３年７月１５日に出願された「Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｎｏｉｓｅ  Ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ  ａｎｄ  Ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｏｐｔｉｍａｌ  Ｈｉｇｈ  Ｓｐｅｅｄ  Ｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｄｅｃｏｄｉｎｇ（最適高速マルチレベル信号復号のための適応型雑音フィルタリング（濾波）および等化）」と題する米国非仮特許出願通番第１０／６２０，４７７号と、２００４年８月５日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｃｒｏｓｓｔａｌｋ  Ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ（漏話消去のための方法およびシステム）」と題する米国非仮特許出願通番第１０／９１１，９１５号と、に関連している。米国出願通番第１０／１０８，５９８号と米国特許出願通番第１０／６２０，４７７号と米国特許出願通番第１０／９１１，９１５号の内容は、引例によってここに組み入れられている。
【０００３】
技術分野
本発明は、無線通信の分野に関し、またより特定的には、アンテナ性能を損なう可能性がある漏話と結合干渉とを補償することによって二つ以上の隣接アンテナを有する通信システムの信号性能を改善することに関する。
【０００４】
背景技術
通信サービスの消費の増加によって、無線通信システムにおいてデータ伝送容量または帯域幅を増大する必要性が求められている。これらの通信システムでは、漏話と干渉として知られる現象がしばしば発生し、高速信号伝送を阻害して、無線通信帯域幅を望ましくない低レベルに限定する恐れがある。
【０００５】
漏話および関連する干渉は、一つの通信チャネルまたはアンテナの信号が別のチャネルまたはアンテナ、または関連した構造、ハウジング、材料、能動的装置または導体に干渉する、または滲み出す通信システムに発生する状態である。このような干渉は、電流漏洩、表面波伝播、ライン干渉、および電磁結合を含む種々の効果によって発生し得る。
【０００６】
漏話は、無線通信のスループット速度の増加に対する大きな障壁として現れつつある。特別な対策が取られない場合、漏話はしばしば雑音として現れる。特に漏話は、受信信号に不明確さを増加させることによって信号品質を低下させ、それによって信頼性の高い通信をより困難にし、より高い確率でデータ誤りを発生させる。言い換えれば漏話は典型的には、データ速度が増加すると、より一層問題になる。漏話が信号の完全性を低下させるばかりでなく、更に漏話の量はしばしば帯域幅と共に増加し、それによってより高いデータ速度の通信を一層困難にする。
【０００７】
典型的な無線通信システムでは回路基板とコネクタと伝送線が、通信アンテナを介してシステムに出入りする到来および送出通信信号を取り扱う。システムの回路基板とコネクタと伝送線の導電性経路は、高い通信速度で、システムの受信および送信アンテナの性能に干渉する可能性のある電磁エネルギーを採取して放射する。一つのアンテナまたは関連する導電性チャネルから放射されたエネルギーは、望ましくないことに別のアンテナまたはその関連チャネルに結合または受信される。「漏話」または「干渉」として知られるこの有害な信号エネルギーの移転は、信号またはデータの完全性を損なう恐れかある。漏話は典型的には、単一のアンテナまたはチャネルが一つ以上の他のアンテナまたはチャネルにエネルギーを放射することと、一つ以上の他のアンテナまたはチャネルからエネルギーを受信することの両方ともできるという点で双方向性の仕方で発生する。
【０００８】
コンパクトな無線通信装置は特に、アンテナ間漏話を受け易い。このようなシステムにおいてはアンテナが極めて近接して配置されるため、漏話効果を強めて先鋭な信号劣化を引き起こす可能性がある。このような干渉は、各アンテナが同じペイロードを搬送するか異なるペイロードを搬送するかにかかわらず、複数アンテナ無線アプリケーションに影響を与え得る。更にアンテナ間の干渉は、各アンテナが同じ周波数で動作するか、独自の周波数で動作するかにかかわらず、性能を損なう可能性がある。グローバルポジショニングセンサー（全地球測位センサー：「ＧＰＳ」）、無線忠実度（ワイファイ：「ＷｉＦｉ」）、「Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（ブルートゥース）」、または他の無線規格を含むアプリケーションでは、無線装置の二つの干渉するアンテナの各々は、異なる周波数で動作でき、これらのサービスの一つをサポートできる。各々が同じペイロードを搬送する二つ以上のアンテナを有するアンテナダイバーシティシステムおよび他のアプリケーションでは、漏話結合は、各アンテナの放射パターンを歪ませる可能性がある。放射パターンはまた、例えばアンテナダイバーシティ以外のアプリケーションでアンテナが帯域内または帯域外で動作するかどうかによって影響され得る。
【０００９】
アンテナダイバーシティは典型的には、同じ信号の複数の事例を受信するために二つ以上のアンテナを使用することを含む。結果として得られる信号冗長性は、システムがアンテナのタイプ、アンテナの向き、ビーム障害物といった信号の信頼性を低下させ得る多くの要因に対して丈夫であることを可能にする。しかしながら典型的にアンテナダイバーシティに関連する複数アンテナ間の干渉は、これらのアンテナが互いに接近した間隔で配置された場合に、この技術の利点を無にする可能性がある。更に電力予算の観点から、利得を増加させるために休止状態のアンテナを起動することに不必要に頼ることを避けることが望ましい。
【００１０】
複数アンテナシステムでは、アンテナが明瞭な信号または不明瞭な信号を搬送するかどうかにかかわらず、アンテナ分離の十分なレベルを維持することは一般に望ましい。１５ｄＢという最小分離は通常、大抵のアプリケーションで十分と考えられている。従来の技術を使用すると、このような分離は、複数のアンテナが物理的に互いに近接するハンドヘルド装置といった小型化装置で達成することが困難になる可能性がある。十分な分離なしでアンテナ間の間隔を減らすことは、利得、指向性、スループット、ビーム形状、到達距離、効率、および受信器感度に不利に影響する可能性がある。アンテナ間結合の量は、アンテナ間隔が狭くなるにつれて増加するので、波長（「λ」）の１７〜３３％、すなわちλ／６〜λ／３という距離がしばしばアンテナ分離とコンパクトさとの間の妥協点と考えられている。
【００１１】
さらに小型化を進める目的で、干渉するアンテナ間に限定されたレベルの分離を与えるために従来のキャンセラーシステムが使用されてきた。従来のキャンセラーシステムの一つのタイプは、送信アンテナから干渉信号をサンプリングして、隣接アンテナに影響を与える漏洩信号を消去するために、大きさと位相が調整された消去信号を生成する。この従来技術は一般に、高周波電流である漏洩信号に対処するために限定されており、通常は表面波漏話および自由空間結合といった他の形の干渉には十分に対処していない。表面波漏話は、電磁波が二つ以上の隣接アンテナに近接した回路基板表面、実装面または他の構造の表面に沿って伝播するときに発生し得る。隣接アンテナの電磁場パターンは望ましくないことに、自由空間結合を介して大気中伝播媒体内で互いに歪ませるか、相互作用する可能性がある。
【００１２】
従来のキャンセラーシステムはまた、送信アンテナが送出信号と近くの受信アンテナ上の到来信号との混合を減らすために生成する信号の分離を維持しようと試みることもある。しかしながらこのような従来のキャンセラーシステムは、アンテナ間干渉または漏話の原因となり得る現象のすべてに十分に対処していない。例えば受信アンテナの物理的存在は、この受信アンテナが受動モードまたは休止モードにあっても、システムの放射パターンを歪ませる可能性がある。この歪みは、受信アンテナに望ましくなくエネルギーを放射させる可能性があり、あるいは近くの送信アンテナのフィールドパターンを歪ませる恐れがある。一つの受信アンテナの存在はまた、他の受信アンテナの受信パターンを歪ませ得る。従来のキャンセラー技術は一般に、自由空間で発生し得るこのような二次的放射効果を無視している。言い換えればこれら従来のキャンセラーシステムは典型的には、装置内で発生する漏洩型の漏話に取り組むためにキャンセレーション（消去）を適用しており、自由空間における二つのアンテナのフィールドパターン間の漏話には十分に対処していないことが多い。
【００１３】
本技術におけるこれらの代表的な欠点に対処するために必要とされることは、互いに物理的に近接して配置された二つ以上のアンテナ間の漏話消去のための能力である。自由空間結合を介した、あるいは表面波の伝播を介した二つのアンテナ間に発生する漏話を消去する能力の必要性も存在する。このような能力は、コンパクトな装置を含み得る無線通信アプリケーションにおいて、より高い帯域幅と増大した信号忠実度とを容易にするであろう。
【００１４】
発明の概要
本発明は、２個のアンテナ間または３個以上のアンテナ間で発生する漏話といった信号干渉を補償することをサポートする。漏話の補償は、無線通信システムにおいて、信号品質を改善し、帯域幅または情報搬送能力を向上させることができる。
【００１５】
一つのアンテナで送信する通信信号は、もう一つのアンテナに干渉または漏話といった有害な信号を結合または課する可能性がある。通信信号を搬送するアンテナは送信アンテナと呼ぶことができるが、課された漏話を搬送するアンテナは、受信アンテナと呼ぶことができる。無線通信システムではこのような結合は、これらのアンテナの一方または両方の性能を妨げる、または低下させる恐れがあり、例えば帯域幅または信号忠実度を限定するか、低下させる。
【００１６】
本発明の一態様では消去装置は、一般的に送信アンテナによって課された干渉信号を受信する受信アンテナに消去信号を印加することができる。消去信号は、干渉信号を抑制し、消去し、減少させ、最小にし、または打ち消し、そうでなければ補償することができ、それによってアンテナ間の分離を向上させて性能を改善する。消去装置は、送信アンテナまたは受信アンテナのいずれかからサンプリングされた、またはタップ採取された信号に基づいて消去信号を発生させる、構成する、あるいは生成することができる。
【００１７】
本発明のもう一つの態様では消去装置は、受信アンテナから干渉信号をサンプリングしてサンプル信号を処理することによって消去信号を生成できる。サンプル信号を処理するステップは、干渉信号に整合する消去信号を与えるために信号処理回路によってサンプル信号の位相と振幅とを調整するステップを含み得る。サンプル信号の位相と振幅とを調整するステップは、例えば可変位相調整器によって、信号の振動またはサイクルを時間的に僅かに遅延させるステップ、またはサンプル信号の伝播速度を僅かに妨げるステップを含み得る。サンプル信号の振幅を調整するステップは、例えば可変利得増幅器によってサンプル信号を増幅、拡大縮小、または強化するステップを含み得る。本消去装置は、受信アンテナに保持される干渉信号を消去するために消去信号を受信アンテナに印加することができる。例えば消去装置は、受信アンテナの給電線に消去信号を導入する結合器を介して干渉信号から消去信号を差し引くことができる。本消去装置は、干渉消去の有効性を改善する、または更新するために位相と振幅の調整を動的に制御し、チューンアップ（調整）し、または適応させるコントローラを含むことができる。この消去装置は、消去に続いて受信アンテナ上に存在する残留または未消去の干渉エネルギーのレベルを監視することによって消去の有効性を測定できる。このコントローラは、位相と振幅の調整を改善するためのフィードバック信号として監視されたエネルギーまたは電力レベルを使用できる。干渉消去時に受信アンテナは、例えば通信信号の送信を差し控える休止状態または受動状態にあり得るが、送信アンテナは、通信信号を送信する能動状態にある。
【００１８】
本発明のもう一つの態様では本消去装置は、送信アンテナ上の通信信号をサンプリングしてそのサンプル信号を処理することによって消去信号を生成できる。サンプル信号を処理するステップは、干渉効果のモデルにサンプル信号を供給するステップを含み得る。このモデルは、干渉信号の推定値またはエミュレーションとして消去信号を生成して出力することができる。この消去装置は、消去信号を受信アンテナに印加することによって、例えば受信アンテナが保持する信号から消去信号を差し引くことによって干渉のかなりの部分を消去することができる。消去装置は、消去信号を改善するようにモデルを動的に調整し、または適応させ、それによって動的な動作環境において消去の有効性を増加させる、または消去の有効性を維持するコントローラを含むことができる。このコントローラは、受信アンテナ上の残留干渉エネルギーを監視して、この監視されたエネルギーを最小にするようにモデルを調整することができる。消去装置は、アンテナシステムにテスト信号を注入でき、これらのテスト信号が作り出す干渉を監視できる。コントローラは、テスト信号によって刺激された干渉を分析し、この分析に基づいてモデルを改善することができる。
【００１９】
この概要に提示された干渉を消去または修正することの論議は、例示目的だけのものである。本発明の種々の態様は、開示された実施形態の下記の詳細説明の考察から、および図面と請求項の参照によって、より明瞭に理解され認められることができる。
【００２０】
本発明の多くの態様は、下記の図面の参照によってよりよく理解され得る。図面内の構成要素は、必ずしも比例尺どおりではなく、その代わり本発明の例示的実施形態の原理を明確に示すことに重点が置かれている。更にこれらの図面では、幾つもの図を通して参照数字は対応する部分を示している。
【００２１】
実施形態の詳細な説明
本発明は、無線通信システムにおいて二つ以上のアンテナに関連する漏話を消去することを、または干渉を補償することをサポートする。漏話消去のための例示的方法とシステムは、例えば携帯型またはハンドヘルドの通信装置といったコンパクトな無線装置の構成要素のような、互いに極めて近接して配置される二つのアンテナに関する信号性能を向上させることができる。
【００２２】
本発明は、多くの異なる形態に実現可能であり、ここに述べられる実施形態に限定されるものと解釈されるべきではなく、むしろこれらの実施形態は、この開示が詳細で完全であるように、また本技術に通常の知識を有する人々に本発明の範囲を十分に伝えるように提供されるものである。更にここに与えられるすべての「例」は、非限定的であることを意図しており、特に本発明の例示的実施形態によってサポートされることを意図している。
【００２３】
さて図１に転ずると、この図は、各アンテナ１１０、１１５の給電線１６０、１６５に接続された漏話キャンセラー１７５ａ、１７５ｂを有する、互いに近接した二つのアンテナ１１０、１１５を有する例示的通信システム１００を示す。
【００２４】
システム１００は典型的には、二つのアンテナ１１０、１１５のうちの一方が休止し、他方のアンテナ１１０または１１５が能動的に信号を送信する状態で動作する。各アンテナ１１０、１１５のモードは、システムの正常動作中に変化し得る。すなわちアンテナ１１０、１１５のうちの一方は受動、アイドル、休止、休眠、あるいは非送信モードにある可能性があり、他方のアンテナ１１０、１１５は送信モードにある。図示の動作状態では、アンテナ１１５が能動モードにあり、アンテナ１１０は休止モードにある。アンテナ１１５は、通信信号を送信し、アンテナ１１０に干渉を課する。こうして図示の状態ではアンテナ１１５は、送信アンテナ１１５と呼ばれる。またアンテナ１１０は、送信アンテナ１１５から干渉を受ける受信アンテナ１１０と呼ばれる。
【００２５】
漏話干渉１８０、１８５、１９０の形での送信アンテナ１１５から休止状態の受信アンテナ１１０への信号エネルギーの移送または結合は、送信アンテナ１１５の性能を阻害する可能性がある。有害な効果の中でも放射エネルギーの有害な移送は、送信アンテナ１１５の活動状態のフィールド（電界）パターンを歪ませる恐れがある。
【００２６】
キャンセラー１７５ａは、活動状態の送信アンテナ１１５が受信側１１０に課する休止状態の受信アンテナ１１０上の漏話干渉１８０、１８５、１９０を消去する。送信アンテナ１１５が活動状態にあるとき、キャンセラー１７５ｂは、受動状態のままでいるか、あるいは能動的消去を与えない。
【００２７】
反対の動作状態（図示せず）では、アンテナ１１５は休止状態にあり、アンテナ１１０は活動状態になっている。この状態でキャンセラー１７５ｂは、アンテナ１１０がアンテナ１１５に課する干渉を消去し、キャンセラー１７５ａは受動状態になっている。
【００２８】
もし両アンテナ１１０、１１５が活動状態にあれば、典型的には両キャンセラー１７５ａ、１７５ｂはオフであるか、受動モードにある。両アンテナ１１０、１１５は、例えばシステム１００の全体的利得を高めるために共通のペイロードを同時に送信することができる。このようにしてシステム１００の消去構成は、少なくとも一つの他のシステムアンテナが休止、受動または非送信状態にある期間中に一つ以上のアンテナが送信しているダイバーシティアンテナシステムにおいて干渉消去を与えることができる。携帯電話、ＧＰＳ、ラジオ、ウォーキートーキー、携帯型計算装置、ラップトップコンピュータ、パームトップ計算システムなどといったコンパクトな通信装置は、システム１００を含むことができる。このような通信装置は更に、アンテナ給電線１６５、１６０に接続された送受切替え器（デュープレクサ）および関連する電力増幅器（「ＰＡ」）、送信器電子回路、受信器電子回路（図示せず）を含むことができる。
【００２９】
キャンセラー１７５ａ、１７５ｂは、システムのアンテナ１１０、１１５の動作を阻害して信号忠実度を損なう可能性のある種々の形の干渉または漏話１８０、１８５、１９０を軽減または消去することができる。このような漏話または干渉の例示的形式は、表面波１９０、自由空間結合１８０および誘電漏洩１８５を含み得る。このような漏話１８０、１８５、１９０は、システム１００の動作中にどちらかの方向または両方向に発生し得る。こうしてアンテナ１１０、１１５の各々は、干渉発生器および干渉受信器であり得る。すなわちこれら二つのアンテナ１１０、１１５の各々は、漏話「侵略者」および漏話「犠牲者」の両者になり得る。例えば送信アンテナ１１５は、休止状態の受信アンテナ１１０に干渉信号を課し得る。休止状態のアンテナ１１０は、この課された干渉を送信アンテナ１１５のフィールドパターンに干渉する仕方で送信アンテナ１１５に、例えば定在波として放射し返すことがあり得る。
【００３０】
典型的には電磁信号である表面波１９０は、送信アンテナ１１５から休止状態の受信アンテナ１１０に誘電体材料の表面に沿って伝播し得る。例えばアンテナ１１０、１１５の各々は、給電線１６０、１６５が回路基板のバイアまたはスルーホールを貫通する回路基板上に実装可能である。表面波１９０は、典型的には樹脂またはセラミックといった誘電体材料を含む回路基板の表面を伝播し得る。エネルギーのこの有害な移送は、システム１００の信号性能に不利に影響を及ぼし得る。キャンセラー１７５ａは、このような表面波漏話または干渉１９０を消去し得る。
【００３１】
自由空間結合１８０は、アンテナ１１０、１１５間の大気の自由空間媒体におけるＲＦ（無線周波）電磁信号の結合である。休止状態のアンテナ１１０は、送信アンテナ１１５からＲＦエネルギーを引き寄せる可能性がある。送信アンテナ１１５の近傍における休止状態のアンテナ１１０の存在は、送信アンテナ１１５の電磁界パターンを有害に歪ませる可能性がある。このような漏話または干渉は、もし抑制されないままであれば、送信アンテナの性能に不利に影響する可能性がある。キャンセラー１７５ａは、自由空間結合１８０による干渉を消去することによってアンテナ分離を向上させることができる。
【００３２】
誘電漏洩漏話または干渉１８５はまた、アンテナ１１０、１１５の信号完全性を損なう恐れがある。誘電漏洩１８５は、欠陥のある誘電体材料といった不完全な絶縁体がＲＦ電磁信号の滲出を許すときに発生する可能性がある。滲出ＲＦ信号の一部は、休止状態のアンテナ１１０、１１５への経路を見つけ出してアンテナの意図された信号に干渉することがある。キャンセラー１７５ａは、誘電漏洩漏話または干渉１８５を消去し得る。
【００３３】
システムのキャンセラー１７５ａ、１７５ｂは、表面波結合１９０、自由空間結合１８０、誘電漏洩１８５（非網羅的リスト）といった一つ以上の減少の結果生じる漏話または干渉に取り組んで消去することができる。各アンテナ１１０、１１５は、そのそれぞれの給電線１６０、１６５に接続されたキャンセラー１７５ａ、１７５ｂを有する。前に論じたようにこれらのキャンセラー１７５ａ、１７５ｂの各々は、それが接続されているアンテナ１１０、１１５が休止していて他方のアンテナ１１０、１１５が活動状態にある期間中に能動的消去を与える。漏話干渉効果１８０、１８５、１９０を消去することによってこれらのキャンセラー１７５ａ、１７５ｂは、アンテナ１１０、１１５間の分離のレベルを改善する。アンテナ１１０、１１５のそれぞれの信号を減結合することは、送信される通信信号の改善された完全性と改善されたアンテナ放射パターンとを与える。このような改善は、効率と指向性とビーム形状とスループットと到達距離とを向上させる。
【００３４】
各キャンセラー１７５ａ、１７５ｂは、そのそれぞれの給電線１６０、１６５上の干渉信号の一部を基準信号としてタップ採取またはサンプリングする。この基準信号に基づいて各キャンセラー１７５ａ、１７５ｂは、そのそれぞれの給電線１６０、１６５に印加される消去信号を生成する。こうしてアンテナ１１０が休止していてアンテナ１１５が活動的に通信信号を送信しているとき（図示のように）、キャンセラー１７５ａは給電線１６０上の干渉をサンプリングして、このサンプリングされた信号を基準信号として使用する。この基準信号の処理に基づいてキャンセラー１７５ａは、消去信号を生成して、この消去信号を給電線１６０に印加する。
【００３５】
給電線１６０へのキャンセラー１７５ａによる消去信号の印加は、そうでなければ送信アンテナ１１５が休止状態のアンテナ１１０に課する可能性のある干渉信号を消去または削減する。キャンセラー１７５ａは、給電線１６０上の干渉信号を消去するために、生成された消去信号の大きさと位相とタイミングとを調整する。すなわちキャンセラー１７５ａは、給電線１６０上の干渉信号または波形をサンプリングし、アンテナ１１０上の漏話干渉を否定、消去、または破壊的に干渉する適当な大きさ、位相、タイミング特性を有する消去信号を構成する。
【００３６】
さて図２に転ずると、この図は、無線通信システム１００における例示的漏話キャンセラー１７５ａの機能ブロック図を示す。図１に示すシステム１００であり得るシステム１００は、各々がそのそれぞれのアンテナ１１０、１１５の給電線１６０、１６５に接続された二つのキャンセラー１７５ａ、１７５ｂを含んでいる。両キャンセラー１７５ａ、１７５ｂは、典型的には同じ機能的構成要素を含んでいるが、説明の明瞭さのために、図２はキャンセラー１７５ｂではなく、キャンセラー１７５ａの例示的機能ブロック図を示している。こうしてこれら二つのキャンセラー１７５ａ、１７５ｂは、標準化されたモジュールの二つのコピーであり得る。
【００３７】
図２に示すような機能ブロック、モジュール、およびそれぞれのサブモジュールへの
システム１００と漏話キャンセラー１７５ａ（および同様に図８に示され下記に論じられるシステム７００）の分割が概念的なものであって、必ずしも機能の固定的な境界を、または構成要素の物理的グループ化を示すものではないことは、当業者によって認められるであろう。むしろ、機能的ブロック図に基づく例示としての例示的実施形態の表現は、本発明の例示的実施形態の説明を容易にする。実際にはこれらのモジュールは、本発明の範囲と精神から逸脱せずに他のモジュールに組合せ、分割、そうでなければ再区分できる。
【００３８】
このキャンセラー１７５ａは、位相調整器２２０と遅延調整器２２５と可変利得増幅器（「ＶＧＡ」）２６０と二つの分配器２１０、２３０と減算ノード２９０と電力検出器２４０とコントローラ２５０とを含む。分配器２１０は、そうでなければ受動的な休止状態のアンテナ１１０を励起する干渉信号をサンプリングする。位相調整器２２０とＶＧＡ２６０とを含む信号処理回路２７５は、サンプル信号の位相と振幅とをそれぞれ調整することによってサンプル信号または基準を処理する。加算ノード２９０は、信号処理回路２７５によって出力される位相偏移されて振幅調整された信号を休止状態のアンテナ１１０の給電線１６０に印加し、それによって干渉を消去する。遅延調整器２２５は、休止状態のアンテナ１１０における一致のために消去信号と干渉信号とをタイミング調整する。分配器２３０は、漏話に消去を加えた結果得られる給電線１６０上の信号をサンプリングする。電力検出器２４０は、この残留する未消去信号の電力レベルを測定し、この結果得られた測定値をフィードバック制御信号としてコントローラ２５０に供給する。このエネルギーまたは電力の測定値に基づいてコントローラ２５０は、干渉の消去を改善するためにＶＧＡ２６０と遅延調整器２２５と位相調整器２２０とを動的に調整またはチューニングする。キャンセラー１７５ａの図示された機能ブロックは、今からより詳細に個別に論じられるであろう。
【００３９】
分配器２１０と分配器２３０と加算接合部２９０は、各々が結合器を含み得る。ここで使用されるような用語「結合器」は、信号チャネルへの、またはそれからの電気信号または電磁信号を結合する装置を指す。システム１００の例示的結合器２１０、２３０、２９０は、３個のポートを含む。これらのポートのうちの２個は伝送線１６０に接続するが、第３のポートは結合器２１０、２３０、２９０が伝送線１６０に導入する、または伝送線１６０から抽出する信号を通す。以下更に詳細に論じられるように、キャンセラーの結合器２１０、２３０、２９０は、給電線１６０、１６５からサンプル信号とフィードバック信号とを抽出して、消去信号を給電線１６０、１６５に導入する。
【００４０】
休止状態のアンテナ１１０に隣接する分配器２１０は、自由空間結合１８０または他の漏話効果を介して隣接する送信アンテナ１１５からこのアンテナ１１０に結合された干渉信号をサンプリングする。すなわち分配器２１０は、これら二つのアンテナ１１０、１１５の近接の結果として放射アンテナ１１５から受動状態の受信アンテナ１１０に移動する信号エネルギーの一部をタップ採取する。こうして分配器２１０は、干渉を表す基準信号を取得する。キャンセラー１７５ａは、アンテナ給電線１６０に戻されたときに干渉を否定する消去信号を生成するために信号処理回路２７５を介してこの取得された信号を処理する。
【００４１】
本発明の一例示的実施形態では分配器２１０は、受動的な指向性結合器である。本発明の代替実施形態では分配器２１０は、能動的回路を含むことができる。分配器２１０は典型的には、タップ採取点で比較的高い入力インピーダンスを示す。例えば分配器２１０は、キャンセラー１７５ａの他の個別構成要素のインピーダンス特性と整合するように５０オームのインピーダンスを与えることができる。すなわちキャンセラー１７５ａの構成要素は、５０オームまたは他の適当なインピーダンス特性値でインピーダンス整合され得る。
【００４２】
分配器２１０のインピーダンス特性は、休止モードまたは活動モードのどちらにあるアンテナ１１０の動作もサポートする。タップ採取において分配器２１０は、給電線特性インピーダンスへの影響を避けるために高いインピーダンスを持つべきである。アンテナ１１０が信号を意図的に送信する活動モード（図示の動作状態とは反対の）にあるとき、キャンセラー１７５ａは、典型的には消去信号を生成することなく受動モードまたはオフモードになっている。キャンセラー１７５ａがこのような受動モードにあるときのアンテナ動作をサポートするために分配器２１０は好適には、アンテナ給電線１６０の信号経路に最小の損失、本質的に無損失を導入する。すなわち、分配器２１０は、アンテナ１１０の活動的性能を妨げる可能性のある信号経路への過剰な損失の寄与を防止する。給電線１６０の信号経路における過剰な損失は、送信信号または受信信号を損ない、受信器感度の低下を引き起こす可能性がある。
【００４３】
能動モードと受動モードの両方でアンテナ１１０の動作を更にサポートするために給電線１６０の信号経路内の他の如何なる構成要素とも同じく、分配器２１０と分配器２３０と加算ノード２９０と遅延調整器２２５は、双方向性である。
【００４４】
本発明の一例示的実施形態では給電線１６０の信号経路は、損失を導入する信号経路内の如何なる構成要素をも補償するために損失補償を含む。ＰＡまたは低雑音増幅器（「ＬＮＡ」）の利得を増加させることは、損失補償を与え得る。利得ブロックは通常、大抵の利得ブロックが単方向装置であり、したがってシステムの双方向性に影響を与えるので、アンテナ１１０と送受切替え器（デュープレクサ）との間に導入できない。
【００４５】
一例示的実施形態ではキャンセラー１７５ａは、ＰＡと送受切替え器との間に導入される。この配置ではＬＮＡ経路は、手をつけられずに残っており、キャンセラー１７５ａの損失ヒットを蒙ることはないであろう。しかしながら利得ブロックは、キャンセラーシステム１７５ａの前のＰＡ側に導入される必要があり得る。
【００４６】
もう一つの例示的実施形態ではキャンセラーシステム１７５ａは、バイパスモードを有する。キャンセラー１７５ａがオフになると給電線１６０を通る信号は、バイパスモードを介してキャンセラー１７５ａをバイパスする。バイパス構成を使用することは典型的には、バイパスがＰＡとＬＮＡの利得を改善するための如何なる必要も回避するので、損失問題に取り組むための好適なアプローチである。
【００４７】
さて図示の動作モードを参照すると位相調整器２２０は、分配器２１０からサンプル信号を受信し、給電線１６０の送信／受信信号経路上を伝播する干渉信号と消去信号との位相間の加算ノード２９０における位相整合を与えるように位相を調整する。すなわち位相調整器２２０は、給電線１６０に印加される消去信号と給電線１６０上に存在する干渉との間に位相同期または位相整合を与える。
【００４８】
一実施形態では位相調整器２２０は、加算ノード２９０を含み得る印加点において消去信号が干渉に対して１８０゜位相ずれしているように消去信号の位相を調整する。もし消去信号が干渉と同位相であれば、加算ノード２９０は干渉から消去信号を差し引く（図示のように）。これに対してもし消去信号が干渉に関して１８０゜位相ずれしていれば、加算ノード２９０はこれらの信号を互いに加算する。
【００４９】
本発明の一例示的実施形態では位相調整器２２０は、直交ハイブリッドと、典型的な抵抗器とインダクタとコンデンサとによってサポートされる４個のシリコン超段階接合バラクタダイオードとを含む。一実施形態では位相調整器２２０は、能動回路を含む。
【００５０】
ＶＧＡ２６０は、位相調整器２２０から位相偏移または位相整合された消去信号を受信し、この信号の振幅を加算ノード２９０において休止状態のアンテナ１１０の給電線１６０上を伝播する干渉信号に整合させる。すなわちＶＧＡ２６０は、給電線１６０上の干渉に整合する振幅または大きさを備えるように消去信号を増幅する。
【００５１】
給電線１６０に消去信号を印加する加算ノード２９０は、受動的な指向性結合器または能動回路であり得る。分配器２１０に関して前に論じたように加算ノード２９０は、アンテナ給電線１６０の送信／受信経路に大きなインピーダンス不整合を導入すべきではない。
【００５２】
制御可能な遅延調整器２２５は、給電線１６０の経路を伝播する干渉信号のグループ遅延を信号処理回路２７５の経路を伝播する消去信号のグループ遅延に整合させる。すなわち調整可能遅延とも呼ばれ得る遅延調整器２２５は、信号処理回路２７５において分配器２１０と加算ノード２９０との間に発生する信号遅延に関して、給電線経路に沿って分配器２１０と加算ノード２９０との間に発生する信号遅延を補償する。
【００５３】
分配器２３０は、消去された信号をサンプリングして、これを電力検出器２４０に供給する。すなわち分配器２３０は、ノード２９０において消去信号を干渉に印加した結果得られる給電線１６０上の残留信号のサンプルを与える。もし消去が有効であれば、残留信号は、消去が無効である場合より少ない電力またはエネルギーを持つ。電力検出器２４０は、この消去された信号を監視して、消去の有効性の指示を与えるフィードバック信号として、この監視された電力をコントローラ２５０に供給する。コントローラ２５０は、給電線１６０とアンテナ１１０の上の漏話干渉を十分に消去または否定する消去信号を与えるために、このフィードバックにしたがってＶＧＡ２６０と位相調整器２２０と遅延調整器２２５とを適応させ、制御する。
【００５４】
より明確にはコントローラ２５０は、給電線１６０上に最小のエネルギーを与える位相と遅延と利得の値を知る。これらの位相と遅延と利得は、予め決められたレベルまたは最小のレベルに干渉の量を経験的に引き下げるように調整される。位相または遅延の不整合と大きさの不整合は、送信アンテナ１１５上の全体的送信信号品質の改善に悪影響を与える可能性がある。すなわちコントローラ２５０は、アンテナ１１０が休止していてＲＦエネルギーを送信していない期間中の給電線１６０上の信号電力を最小にするＶＧＡ２６０と遅延調整器２２５と位相調整器２２０の各々に関して動作点を識別するようにこれらの装置を操作する。休止状態のアンテナ１１０とその給電線１６０の信号電力を最小にすることは、意図的に通信信号を処理している送信アンテナ１１５上にこのアンテナ１１０が引き起こす乱れを最小にする。
【００５５】
コントローラ２５０は、ハードワイヤード（配線された）、固定された、またはプログラム可能な論理といった論理要素を含む。コントローラ２５０は通常、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、または特定用途向け集積回路（「ＡＳＩＣ」）といった他のコンピューティングプロセッサを含む。このような論理要素に加えてコントローラは、例えばサポート回路、インタフェース電子回路、電源およびメモリを含むことができる。
【００５６】
２００２年３月２８日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｄｅｃｏｄｉｎｇ  Ｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌ  Ｓｉｇｎａｌｓ（マルチレベル信号を復号するための方法およびシステム）」と題する、一般的に所有される米国非仮特許出願通番第１０／１０８，５９８号は、信号にアクセスするための実行可能な例示的システムと方法とを開示している。２００３年７月１５日に出願された「Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｎｏｉｓｅ  Ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ  ａｎｄ  Ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｏｐｔｉｍａｌ  Ｈｉｇｈ  Ｓｐｅｅｄ  Ｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｄｅｃｏｄｉｎｇ（最適高速マルチレベル信号復号のための適応型雑音フィルタリング（濾波）および等化）」と題する、一般的に所有される米国非仮特許出願通番第１０／６２０，４７７号は、位相調整器２２０とＶＧＡ２６０と遅延調整器２２５の装置パラメータを制御するための実行可能な例示的システムと方法とを開示している。米国特許出願通番第１０／１０８，５９８号と米国特許出願通番第１０／６２０，４７７号との開示内容は、引例によってここに完全に組み込まれている。位相調整器２２０とＶＧＡ２６０と遅延調整器２２５のうちの一つ以上は各々、米国特許出願通番第１０／１０８，５９８号または米国特許出願通番第１０／６２０，４７７号に開示された方法および／またはシステムを使用して制御および／または調整され得る。これらの装置２２０、２６０、２２５のパラメータは、各装置パラメータを例えばこれらの特許出願の開示に従う、可能性のある値のその範囲を通してスイープされる変数として取り扱うことによって決定できる。
【００５７】
さて図３Ａ、３Ｂに転ずると、これらの図は、本発明の一例示的実施形態による漏話干渉を消去する前と後のアンテナシステム３００のシミュレーションを示す。より明確にはこれらの図は、干渉信号の干渉受け手・運び手である休止状態の、または非送信中のアンテナ１１０上に発生する干渉送信信号を消去することによって得られる二つのアンテナ１１０、１１５間の電磁結合の減少を示す。
【００５８】
黒い背景上の白いパターンの強度は、λ／１０（０．１ラムダ）だけ空間的に分離された１対のコンパクトな折返しダイポールアンテナ１１０、１１５に関するシミュレートされた表面電流分布を示す。一実施形態では図１、２に示すアンテナ１１０、１１５は、図３Ａ、３Ｂのコンパクトな折返しダイポールアンテナである可能性があり、図３Ａ、３Ｂ４Ａ、４Ｂを参照するようなものと称されるであろう。
【００５９】
図３Ａは、未補償状態で動作するシステム３００ａによる表面電流分布を示す。限界のない表面電流はアンテナ分離不足に関連するアンテナ１１０、１１５間の漏話結合を示す。送信アンテナ１１５は、休止状態のアンテナ１１０を励起してこれら二つのアンテナ１１０、１１５間の表面電流の拡大と分散とを引き起こす。
【００６０】
図３Ｂは、図１、２に示され、前に論じられたキャンセラー１７５ａを介して漏話消去を適用するシミュレートされた結果を示す。すなわちキャンセラー１７５ａは、休止状態のアンテナ１１０に漏話消去を与え、それによって送信アンテナ１１５の性能を改善する。休止状態のアンテナ１１０上の最小の、あるいはほぼゼロの電流分布によって示されるようにキャンセラー１７５ａは、アンテナ１１０、１１５間の意図されない結合をゼロに近づき得る値にまで減少させる。言い換えれば活動状態のアンテナ１１５への表面電流の閉じ込めは、このアンテナ１１５の改善された分離と相関している。
【００６１】
さて図４Ａ、４Ｂ、４Ｃに転じると、これらの図はそれぞれ、本来的に分離されている単一アンテナ１１５と、漏話消去前の２アンテナシステム３００ａと、本発明の例示的実施形態による漏話消去後の２アンテナシステム３００ｂとに関するシミュレートされたアンテナフィールドパターン４２５、４５０、４７５を示す。これらの図の各々は、そのそれぞれのフィールドパターン４２５、４５０、４７５を３次元的プロットとして示している。当業者によって理解されるようにプロット４２５、４５０、４７５は、電磁界パターンをグラフ的に表現し、直感的な仕方で情報を伝える。こうしてこれらのプロット４２５、４５０、４７５は、上記の図３Ａ、３Ｂの電流密度図３００ａ、３００ｂを補足しており、漏話キャンセラー１７５ａが与え得る有益な結果を示す。
【００６２】
図４Ａのプロット４２５は、もう一つのアンテナ１１０からの干渉を受けない単一の折返しダイポールアンテナ１１５からのシミュレートされたデータを示す。明確には図示のフィールドパターン４２５は、隣接する休止状態のアンテナ１１０が存在しない場合の図３Ａ、３Ｂに示す送信アンテナ１１５を動作させるシミュレーションの出力である。完全に分離された状態でこのアンテナ１１５を動作させることから導出されるフィールドパターン４２５は、干渉する１対のアンテナ３００ａに漏話キャンセラー１７５ａを適用した結果を評価するための基準を与える。すなわちシミュレートされた単一アンテナ１１５は、本来的に干渉から分離されている。アンテナの放射パターン４２５の指向性は、４．９ｄＢｉである。
【００６３】
当業者によって認められるように指向性は、所定の方向におけるアンテナのカバレッジパターンの焦点の測定値である。等方性要素と呼ばれる理論的無損失アンテナ要素は、３次元すべてに分布する０．０ｄＢｉ指向性利得を有する。すなわち等方性アンテナは、すべての方向に等しく電力を放射しその結果、完全な球形パターンを生じる理論的点源である。
【００６４】
関心の方向に、より高い指向性利得を達成するために大抵のアンテナは、受信器の方向といった特定の方向にアンテナのフィールドパターンを焦点合わせし、または集中させ、それによってエネルギー転送を最大にする。例えば大抵のパッチアンテナは、印加面に垂直にエネルギーの実質的な一部を投射するために単一方向に向けられたビームパターンを有する。
【００６５】
単位「ｄＢｉ」は、所定のアンテナの電力と等方性アンテナの電力の対応する電力との間の比のデシベル（「ｄＢ」）表現であって、「ｄＢ」はこの比の１０を底とする対数の１０倍を示す。より高いｄＢｉ値は、より高い利得に、したがってより多くの焦点カバレッジに対応する。例えば特定の方向に１０ｄＢの利得を有するアンテナは、この特定の方向に等方性アンテナよりも１０倍大きな利得を備えている。
【００６６】
図４Ｂは、第２のアンテナ１１０が休止していて、図３Ａに示され前に論じられたように送信アンテナ１１５からλ／１０離れて配置されている２アンテナシステム３００ａに関するシミュレートされたパターンを示す。送信アンテナ１１５は、３．９ｄＢｉの指向性を有する放射パターンを示す。したがって第２の干渉アンテナ１１５の存在は、パターンの最大利得を４．９ｄＢｉから３．９ｄＢｉに減少させる。
【００６７】
図４Ｃは、図３Ｂに示され前に論じられたように、漏話キャンセラー１７５ａを介して休止状態のアンテナ１１０に漏話消去を印加した結果得られた図３Ｂの２アンテナシステム３００ｂに関するシミュレートされたパターンを示す。活動状態の漏話キャンセラー１７５ａによって、アンテナ１１５は４．７ｄＢｉの指向性を有する放射パターンを出力する。
【００６８】
未修正の休止状態のアンテナ１１０の存在時の活動状態のアンテナ１１５のアンテナパターン４５０が単一アンテナのフィールドパターン４２５と比較して減少した焦点と歪とを示すのに対して、修正済みフィールドパターン４７５は、単一アンテナのフィールドパターン４２５に類似している。すなわち干渉キャンセラー１７５ａは、例えば分離を達成し、また指定された結果を満足させるために活動状態のアンテナ１１５の送信ビームを再方向付けして再形成する。キャンセラー１７５ａは更に、本来的に分離されている単一アンテナ１１５の指向性の０．２ｄＢｉ以内に在る値にまで利得指向性を復元する。こうして、シミュレートされた消去は、活動状態のアンテナ１１５が隣接する休止状態のアンテナ１１０に課した干渉を大幅に除去する。
【００６９】
キャンセラー１７５ａによって与えられたビーム復元は、最大放射の設計方向におけるアンテナ１１５に関する３〜４ｄＢの利得改善をもたらすことができる。これらの改善のシステム的効果は例えば、送信距離で４倍から５倍の改善、必要とされるアンテナ電力で４０％削減、ビット誤り率（「ＢＥＲ」）で１０倍の改善を達成できる。
【００７０】
さて図５Ａに転ずると、この図は、本発明の例示的実施形態による２個のパッチアンテナ５１０、５１５を含む例示的システム５００を示す。これらのアンテナ５１０、５１５は、回路基板のために一般的に使用される合成材料であるＦＲ４材料の基板の上に製造された。アンテナシステム５００のバージョンは、λ／１０、λ／８、λ／６、λ／４、λ／２という、個別アンテナ５１０、５１５間の間隔を持つように製造された。すなわち５個の製造されたシステム５００の各々に関するパッチアンテナ５１０、５１５間の物理的距離はそれぞれ、送信される通信信号の波長ラムダの１０分の１と８分の１と６分の１と４分の１と２分の１であった。アンテナ５１０、５１５のどちらでも休止状態または活動状態にあり得るが、アンテナ５１５が任意に送信アンテナと呼ばれるのに対して、アンテナ５１０は任意に休止状態のアンテナと呼ばれるであろう。
【００７１】
さて図５Ｂに転ずるとこの図は、本発明の一例示的実施形態による干渉消去の前のパッチアンテナシステム５００に関する代表的信号プロット５６５、５７０、５７５、５８０、５８５のグラフを示す。５個のアンテナシステム５００の各々の研究室テストにおいて一つのパッチアンテナ５１５は、変化する周波数の励起信号を送信した。同時に、ある器械は、他のパッチアンテナ５１０に結合された電力を周波数の関数として監視した。こうしてプロット５５０は、１ギガヘルツ（「ＧＨｚ」）と４ギガヘルツとの間の周波数（１×１０９Ｈｚから４×１０９Ｈｚ）に関する二つのアンテナ５１０、５１５間の相対的結合を示している。
【００７２】
信号プロット５６５、５７０、５７５、５８０、５８５のすべては、ほぼ２．４ＧＨｚにピークを持っており、漏話結合がこの周波数に関して最強であることを示している。曲線５６５、５７０、５７５、５８０、５８５のファミリーの傾向は、漏話干渉効果がアンテナ５１０、５１５間の空間的分離の減少と共に増加することを示している。異なる間隔のアンテナ対５００に関する結合は、２．４ＧＨｚで−１５から−２８ｄＢまで変化する。すなわちλ／２、λ／４、λ／６、λ／８、λ／１０のそれぞれのアンテナ間分離を有するアンテナ対５００の各々に関する結合プロット５８５、５８０、５７５、５７０、５６５は、アンテナ５１０、５１５間の分離が減少するにつれて漸進的に強くなる。このテストデータは、結合がλ／１０間隔のパッチアンテナ５１０、５１５に関して最も強いことを示している。
【００７３】
本発明の一例示的実施形態ではこのパッチアンテナ対５００は、ＷｉＦｉアプリケーションで動作するか、あるいはＩＥＥＥ８０２．１１の名称の下で米国電子電気学会（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ：「ＩＥＥＥ」）によって与えられる規格に従うか、あるいは特にこの仕様のパラグラフｂまたはｇが与える符号化プロトコルに従う。ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ規格は、毎秒５．５メガビットおよび１１メガビットのデータ速度をサポートするためにＩＥＥＥ８０２．１１の拡張を記述している。ＩＥＥＥ８０２．１１ｇ規格は、２．４ＧＨｚのデータの毎秒５４メガビットによる無線通信のためのプロトコルを記述している。
【００７４】
図６Ａ、６Ｂは、本発明の一例示的実施形態による干渉消去の前と後における１対５００のパッチアンテナ５１０、５１５に関する信号プロット６００、６５０を示す。プロット６００、６５０は、図５Ａに示され上記で論じられたパッチアンテナ対５００に関する研究室テストデータを提示している。
【００７５】
図６Ａのプロット６００は、λ／１０間隔のパッチアンテナ対５００に関する二つの送信電力スペクトル６１０、６２０を示す。トレース６２０は、干渉消去を適用する前に得られたテストデータを示す。対照的にトレース６１０は、本発明の一例示的実施形態による干渉消去を適用したときに得られたテストデータを示す。明確にはこれらのテスト条件は、図１〜４を参照しながら前に論じられた例示的キャンセラー１７５ａによって与えられる消去と合わせて行われた干渉消去の適用を含んでいた。
【００７６】
送信パッチアンテナ５１５には一定レベルの入力電力が送り込まれた。パッチアンテナ５１０はテスト期間中、休止しており、活動状態のアンテナ５１５の働きによって干渉された。トレース６２０は、干渉消去なしのアンテナの送信電力を示す。対照的にトレース６１０は、干渉消去時のアンテナの送信電力を示す。これら二つのテストトレース６１０、６２０間の差６２５は、約１．０８ｄＢである。すなわち研究室テスト条件下で干渉キャンセラー１７５ａは、約１．０８ｄＢというアンテナ利得の改善を与えた。こうして漏話消去は、アンテナシステム５００に送信電力の測定された改善を与える。
【００７７】
図６Ｂのプロット６５０は、漏話消去の前と後の休止状態のアンテナ５１０上の電磁信号の測定データを示す。トレース６６０は、活動状態のアンテナ５１５が電磁界を放射することによってＲＦ通信信号を送信したときに干渉消去なしで休止状態のアンテナ５１０上の信号を測定することによって生成された。これに対してトレース６７０は、活動状態のアンテナ５１５が信号を出力し、キャンセラー１７５ａが干渉を抑制したときに休止状態のアンテナ５１０から捕捉された信号を示す。これら二つのトレース６６０、６７０間の差６８０は、キャンセラー１７５ａがアンテナ分離に３２ｄＢの改善をもたらしたことを示している。すなわち漏話消去の適用は、送信アンテナ５１５から休止状態のアンテナ５１０への有害な電力移送を大幅に削減した。
【００７８】
さて図７に転ずると、この図は、本発明の一実施形態による二つのアンテナ１１０、１１５間の平行配置に連結された二つの漏話キャンセラー７５０ａ、７５０ｂを含むシステム７００の例示的実施形態を示す。図７のシステム７００と図１に示され前に論じられたシステム１００は、同じアンテナ１１０、１１５とアンテナ給電線１６０、１６５とを含むことができ、同じ形式の漏話干渉１８０、１８５、１９０からの通信妨害を受ける可能性がある。しかしながらこれらのシステム１００、７００の動作モードとキャンセラー１７５、１７０は明確に区別し得る。
【００７９】
図７を参照するとキャンセラー７５０ａ、７５０ｂは、異なる周波数で送信するアンテナを有するシステム上の干渉ばかりでなくダイバーシティアンテナシステムにおける干渉に取り組むことができる。すなわちシステム７００のアンテナ１１０、１１５は各々、異なる周波数で信号を送信することができる。更にシステム７００は、漏話消去中に、両アンテナ１１０、１１５から同時に信号を送信でき、あるいはアンテナ１１０、１１５から同時に信号を受信できる。漏話キャンセラー７５０ａ、７５０ｂは、帯域内および／または帯域外干渉消去を与えることができる。この結果得られる漏話消去は、受信器感度と放射パターンとを改善できる。
【００８０】
キャンセラー７５０ａ、７５０ｂは、平行配置のアンテナ１１０、１１５間を接続する。キャンセラー７５０ａは給電線１６５を介してアンテナ１１５に漏話消去を与えるが、キャンセラー７５０ｂは給電線１６０を介してアンテナ１１０に消去を与える。この結果得られるキャンセラー配置は、アンテナ１１０、１１５の各々に関して双方向性を与える。この配置において両キャンセラー７５０ａ、７５０ｂは、両アンテナ１１０、１１５が活動状態で信号を送信しているその同じ時に同時に干渉を消去することができる。こうしてアンテナ１１０、１１５の各々は、同時に受信アンテナと送信アンテナになり得る。
【００８１】
キャンセラー７５０ａは、アンテナ１１０の給電線１６０から基準信号をタップ採取し、これがアンテナ１１５の給電線１６５に印加する消去信号を生成するためにこの基準信号を処理する。受信アンテナ１１５への消去信号の印加は、送信アンテナ１１０によって受信アンテナ１１５に課された干渉を消去または抑制する。
【００８２】
キャンセラー７５０ｂは、対応する仕方で、しかし反対方向に機能し、アンテナ１１５から基準信号をタップ採取して、生成された消去信号をアンテナ１１０に印加する。この動作方向においてアンテナ１１５は送信アンテナ１１５として機能し、アンテナ１１０は受信アンテナ１１０として機能する。
【００８３】
さて図８に転ずると、この図は、本発明の一実施形態による二つのアンテナ１１０、１１５間に連結された漏話キャンセラー７５０ａ、７５０ｂを有するシステム７００の例示的機能ブロック図を示す。図８のシステム７００は、図７に示され前に論じられた同じシステム７００であり得る。
【００８４】
漏話キャンセラー７５０ｂの構成要素とレイアウトは、各キャンセラー７５０ａ、７５０ｂの単方向漏話消去をサポートするために漏話キャンセラー７５０ａに関して配置換えされている。本発明の一例示的実施形態では、単一の集積ユニットが両キャンセラー７５０ａ、７５０ｂを含んでいる。
【００８５】
一例示的実施形態では、両キャンセラー７５０ａ、７５０ｂは、同じレイアウトを持っており、本質的に同じである。こうしてキャンセラー７５０ａ、７５０ｂの各々は、分配器８４０、８５０と加算ノード８６０、８７０のためのピンアウト（ｐｉｎ  ｏｕｔｓ）を有するキャンセラーモジュールのコピーであり得る。同じ周波数で動作する両アンテナ１１０、１１５に当てはまるこのシナリオでは各キャンセラーモジュールのピンアウトは、図８に示すシステムアーキテクチャを与えるために適当なアンテナ給電線１６０、１６５に接続され得る。しかしながらもし各アンテナ１１０、１１５が異なる周波数で動作するのであれば、各キャンセラー７５０ａ、７５０ｂはそれぞれのアンテナ１１０、１１５の動作周波数に対応する独自のエミュレーションフィルタ８１０を有する。
【００８６】
本発明の一例示的実施形態ではシステム７００は、アンテナ給電線１６０、１６５の各々に連結された送信器および受信器の電子回路（図示せず）を含む。各アンテナ１１０、１１５は、無線信号を送信、受信両方行うトランシーバアンテナであり得る。送受切替え器（デュープレクサ）（図示せず）は、適当な回路経路への方向に関して到来信号と送出信号とを分離できる。送受切替え器は例えば、アンテナ１１０からの到来信号を受信器に向けることができ、送信器からの送出信号をアンテナ１１０に向けることができる。ＰＡ（図示せず）は、各アンテナ１１０、１１５から放射する送出信号を増幅できる。ＰＡは、送受切替え器とアンテナ１１０、１１５との間に架かる信号経路が双方向性であるのに、ＰＡが単一方向の信号を処理するので、送受切替え器とその関連アンテナ１１０、１１５との間に配置されることはない。むしろＰＡは、アンテナとは反対に送受切替え器の送信器側に在る。言い換えれば、ＰＡといった双方向性でない構成要素は典型的には、送受切替え器とそのそれぞれのアンテナ１１０、１１５との間には配置されない。
【００８７】
キャンセラー７５０ａの機能ブロックと動作とを概略的に説明する。分配器８４０は、送信アンテナ１１０の給電線１６０上の送信信号をサンプリングする。モデル８２５は、アンテナ１１０上の送信信号によって受信アンテナ１１５に課される干渉信号の予測値を生成するためにこのサンプルを処理する。モデル８２５の位相調整器２２０と遅延調整器２２５とＶＧＡ２６０はそれぞれ、加算ノード８７０における印加に関してアンテナ１１５上の干渉に整合するようにサンプル信号の位相と遅延と振幅とを調整する。エミュレーションフィルタ８１０は、チャネルの中心周波数のドリフトを補償するためにチャネル結合をモデル化しており、チューニング（調整）可能である。
【００８８】
コントローラ８２０は、電力検出器２４０によって与えられるフィードバックに基づいて位相調整器２２０とチャネルエミュレーションフィルタ８１０と遅延調整器２２５とＶＧＡ２６０とを調整する。コントローラ８２０は更に、電圧制御発振器（「ＶＣＯ」）８３０を制御する。コントローラのコマンドに基づいてＶＣＯ８３０は、結合器８６０がアンテナ１１０の給電線１６０に注入するパイロット信号を生成する。分配器８５０と電力検出器２４０とを介してコントローラは、パイロット信号刺激に応答するアンテナ間漏話を監視する。コントローラ８２０は、空気または他の干渉機構を介して結合し、また信号処理回路８２５による処理を受ける受信パイロット信号を最小にする。モデル８２５は、受信アンテナの動作周波数１１５と比較して帯域外であるパイロット信号を消去するように適応している。パイロット信号は、ダイバーシティアンテナアプリケーションには必要でない可能性がある。
【００８９】
監視された応答に基づいてコントローラ８２０は、位相調整器２２０とエミュレーションフィルタ８１０と遅延調整器２２５とＶＧＡ２６０とを調整することによってモデル８２５を動的に改善する。コントローラ８２０は、ハードワイヤードの、または固定された、またはプログラム可能な論理といった論理要素を含む。コントローラ８２０は通常、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、またはＡＳＩＣといった他のコンピューティングプロセッサを含む。これらの論理要素に加えてコントローラは、例えばサポート回路、インタフェース電子回路、電源およびメモリを含むことができる。
【００９０】
さてキャンセラー７５０ａの機能ブロックは、個別に論じられるであろう。分配器８４０は、アンテナ１１０にＲＦエネルギーの形をした通信信号を伝える給電線１６０上の送信信号のサンプルを取得する。サンプル信号は、アンテナ１１０から放射することを意図された通信信号を含むことができる。分配器８４０は、図２に示されたシステム１００の分配器２１０を参照しながら前に論じられたように受動的指向性結合器または能動回路であり得る。更に分配器８４０は、本質的に分配器２１０と同じ構成要素であり得る。分配器８４０と分配器８５０と加算ノード８６０と加算ノード８７０は各々、結合器を含むことができ、また３個の信号ポートを含むことができる。
【００９１】
図２の分配器２１０を参照しながら前に論じられたように分配器８４０は、給電線１６０に接続された他の構成要素のインピーダンス特性に整合するインピーダンス特性を持つべきであり、過剰な損失特性を示すべきではない。更に分配器８４０は、給電線１６０から過剰の電力を引き出すことを避けるためにタップ採取点において高いインピーダンスを持つべきである。
【００９２】
もし増幅器段の形の、または双方向性でない他の装置の形の損失補償が信号経路に導入されるならば、このような装置は装置の指向性に対応する単方向の信号流れを有する信号経路の区間に配置されるべきである。こうして損失補償は、もし必要であれば、送受切替え器とその関連アンテナとの間よりむしろシステム７００が含み得る何らかの送受切替え器の送信器／受信器側に適用されるべきである。
【００９３】
本発明の一例示的実施形態では分配器８４０は、送受切替え器とアンテナ１１０との間に配置される。この構成ではキャンセラー７５０ａは、送受切替え器および／または関連ＰＡによってシステム７００に導入される如何なる結合干渉の非線形性もモデル化できる。
【００９４】
代替として分配器８４０は、送受切替え器と、前に論じられたようにアンテナ１１０に関して送受切替え器の反対側にあるＰＡとの間に配置できる。分配器８４０はまた、ＰＡの前に配置することもできる。しかしながらこの構成は、ＰＡによってシステムに導入される非線形性がキャンセラー７５０ａによってモデル化されないので大抵のアプリケーションでは望ましくない。
【００９５】
加算ノード８７０の好適な位置は、アンテナ１１５と送受切替え器との間である。もし加算ノード８７０が送受切替え器の後に、すなわち送受切替え器とＬＮＡとの間に配置されれば、キャンセラー７５０ａは受信器感度を改善するであろうが、他の構成のように進行するアンテナ信号の完全性（すなわちビーム形状、利得、指向性）に十分な改善の寄与を加えない可能性がある。ＬＮＡの後に加算ノード８７０を配置することは典型的には、ＬＮＡが単方向性であるので、進行するアンテナ信号の完全性の改善をもたらさないであろう。これらの改善は、受信アンテナ１１５の受信器感度に関するものである。
【００９６】
分配器８４０は、位相調整器２２０に信号サンプルを与える。図２を参照しながら前に論じられたように位相調整器２２０は、消去信号を印加する点において給電線１６５上の干渉信号の位相に整合するように消去信号の位相を調整する。また前に論じられたように位相調整器２２０は、もし加算ノード８７０が減算性であれば位相コヒーレント性（位相一致）を与えることができる。また位相調整器２２０は、もし加算ノード８７０が加算性であれば１８０゜位相偏移を与えることができる。
【００９７】
位相調整器２２０は、バンドパス（「ＢＰ」）チャネルエミュレーションフィルタとも呼ばれ得るエミュレーションフィルタ８１０に信号を出力する。エミュレーションフィルタ８１０は、チャネル結合をモデル化し、またチャネル中心周波数の如何なるドリフトも補償するためにチューニング可能である。
【００９８】
前に論じられた図５Ｂのプロット５５０の形状によって示されるように二つのアンテナ１１０、１１５間の結合効果は、確定された周波数応答を示し得る。例えばアンテナの酸化に関連した老化は、近接した間隔で配置されたアンテナの中心周波数と結合とを変化させ得る。２．４ＧＨｚより上方と下方への周波数の急速な変化は、測定システムの雑音フロアまたはダイナミックレンジに帰属可能である。環境または老化関連変化に起因する周波数偏移は、干渉信号の強度および周波数容量の変化を引き起こす可能性がある。結合効果または結合チャネルの周波数応答をモデル化することによってエミュレーションフィルタ８１０は、ソースアンテナ１１０上の励起信号の変化にもかかわらず給電線１６５上の干渉に類似したエミュレート信号を与える。すなわちエミュレーションフィルタ８１０は、アンテナ１１５上の実際の干渉に整合する周波数依存特性を有する消去信号を与えるために周波数領域内の結合チャネルの伝達関数をモデル化する。
【００９９】
提案された本発明の一実施形態ではエミュレーションフィルタ８１０は、集中要素とバラクタダイオードとを含む。バラクタダイオードは、エミュレーションチャネルの中心周波数の変化を容易にする。本発明の代替実施形態ではエミュレーション帯域フィルタ８１０は、タップされた遅延線フィルタといった有限インパルスフィルタ（「ＦＩＲ」）である。このようなＦＩＲのタップとタップ間隔は、近接した間隔で配置されたアンテナの結合チャネル特性から抽出される。システム７００の改善された信号完全性のための高いレベルのアンテナ結合消去を達成するためにエミュレーションフィルタ８１０は、傾向として関心の帯域内で結合チャネル特性に整合すべきである。
【０１００】
２００４年８月５日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｃｒｏｓｓｔａｌｋ  Ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ（漏話消去のための方法およびシステム）」と題する、一般的に所有される米国非仮特許出願通番第１０／９１１，９１５号は、漏話伝達関数をモデル化するための実行可能な例示的被タップ遅延線フィルタシステムを開示している。一実施形態ではこの被タップ遅延線フィルタは、複数の可変利得増幅器に接続された複数の遅延要素を含む。この特許出願は更に、チャネル信号を監視するコントローラを使用して漏話モデルを適応させるための実行可能な例示的システムと方法とを開示している。米国特許出願通番第１０／９１１，９１５号の開示は、引例によってここに完全に組み込まれている。
【０１０１】
位相調整器２２０とＶＧＡ２６０と遅延調整器２２５とエミュレーションフィルタ８１０のうちの一つ以上は各々、米国特許出願通番第１０／１０８，５９８号または図２に関連して前に論じられた米国特許出願通番第１０／６２０，４７７号に開示された方法および／またはシステムを使用して制御および／または調整され得る。これらの装置２２０、２６０、２２５、８１０のパラメータは、例えばこれらの特許出願の開示に従う可能な値のその範囲をスイープされた変数として各パラメータを取り扱うことによって決定できる。
【０１０２】
エミュレーションフィルタ８１０の出力は、遅延調整器２２５の入力に供給される。遅延調整器２２５は、アンテナ１１５上の干渉のグループ遅延を加算ノード８７０において給電線１６５に印加されるエミュレートされた消去信号のグループ遅延に整合させる。
【０１０３】
ＶＧＡ２６０は、遅延調整器２２５の出力を受けて、加算ノード８７０における干渉信号の振幅に整合するようにエミュレート信号の振幅を調整する。漏話または干渉チャネルの周波数応答のエミュレーションフィルタのモデル化とは対照的にＶＧＡ２６０は、給電線１６５上の干渉信号との振幅整合を与えるようにエミュレート信号のレベルを偏移させる。漏話効果の周波数応答をモデル化することによってエミュレーションフィルタ８１０は、給電線１６５上の干渉信号の波形に類似した波形を有するエミュレート信号を生成する。これに対してＶＧＡ２６０は、漏話干渉に実質的に類似する振幅と強度とを与えるためにエミュレート信号に利得を与える。
【０１０４】
指向性結合器または能動回路であり得る加算ノード８７０は、干渉を消去または否定するために給電線１６５にエミュレート信号を印加する。図２に示す加算ノード２９０に関して前に論じられたように加算ノード８７０は、他のシステム構成要素のインピーダンス特性に整合するインピーダンス特性を持つべきであり、給電線１６５に過剰の損失を導入すべきではない。加算ノード８７０は本質的に、図２に示され前に論じられたシステム１００の同じ加算ノード２９０であり得る。
【０１０５】
アンテナ１１５の給電線１６５に接続された分配器８５０は、消去される信号をサンプリングして、これを消去されるパイロット信号に関連する消去される信号の電力またはエネルギーを監視する電力検出器２４０に供給する。すなわち分配器８５０と電力検出器２４０は、アンテナ１１５上に残留する如何なる残留干渉または消去済み干渉のレベルも測定する。コントローラ８２０は、位相調整器２２０とエミュレーションフィルタ８１０と遅延調整器２２５とＶＧＡ２６０とを調整するためにフィードバックとしてこの監視信号を使用する。
【０１０６】
コントローラの制御の下でＶＣＯ８３０は、加算ノード８６０がアンテナ１１０の給電線１６０の信号経路に注入するテスト信号またはパイロット信号を生成する。キャンセラー７５０ａは、干渉を効率的に消去することに消去信号を適応させるためにこれらのパイロット信号に対するシステム７００の応答を監視する。より明確にはキャンセラー７５０ａは、パイロット信号に関連する残留干渉を監視する。
【０１０７】
コントローラ８２０は、結合された干渉のエネルギーを最小にすることによって干渉信号の大きさと位相と遅延の値を知る適応手法を使用して干渉キャンセラー７５０ａの動作を制御し改善し最適化する。言い換えればコントローラ８２０は、アンテナ１１５上の干渉のエネルギーを削減または最小化する適応性のある仕方で位相調整器２２０とチャネルエミュレーションフィルタ８１０と遅延調整器２２５とＶＧＡ２６０とを動的に調整する。前に論じられたように分配器８５０と電力検出器２４０は、干渉エネルギーのレベルを監視する。
【０１０８】
システム７００の例示的実施形態は、３つの動作状態で干渉消去を与えることができる。一実施形態ではシステム７００は、アンテナ１１５が休止状態にあってアンテナ１１０が活動的に送信しているダイバーシティアンテナ・アプリケーションで動作する。このようなダイバーシティ・アプリケーションではキャンセラー７５０ａは、結合チャネルを特徴付けるためにパイロット信号を使用することなく、受信アンテナ１１５に課された漏話を消去することができる。こうしてこの第１の実施形態は、図１、２に示され前に論じられたシステム１００の動作のモードに対応し得る。
【０１０９】
第２の実施形態ではシステム７００は、異なる周波数で動作するアンテナ１１５とアンテナ１１０とで動作する。このシナリオではアンテナ１１０上で送信する通信信号は、結合チャネルを介してアンテナ１１５に結合する。キャンセラー７５０ａは、アンテナ１１５に結合する二つのパイロット信号をアンテナ１１０に注入する。これらのパイロット信号の一方はアンテナ１１５の動作周波数より高い周波数を持っているが、他方のパイロット信号はアンテナ１１５の動作周波数より低い周波数を持っている。キャンセラーは干渉に取り組むためにこれらのパイロット信号を使用する。
【０１１０】
第３の実施形態ではキャンセラー７５０は、本質的に同じ周波数で動作するアンテナ１１０とアンテナ１１５とで発生する漏話を消去する。この第３の例示的実施形態は、詳細に論じられるであろう。当業者は、この直ぐ前の段落で説明された第２の実施形態へのこの論議の適用可能性を認めるであろう。
【０１１１】
本質的に同じ周波数で動作するアンテナ１１０とアンテナ１１５とによって、アンテナ１１０に挿入された二つのテスト信号またはパイロット信号は、結合チャネルを特徴付けることができる。キャンセラー７５０ａによって与えられる消去信号は、一つがシステム７００の通信帯域より高い周波数を有し、一つがこの帯域より低い周波数を有する二つのパイロット信号を介して絶えず更新される。２．４ＧＨｚで通信するシステムのために、例えば一方のパイロット信号は２．４５ＧＨｚの周波数を持つことができるが、他方のパイロット信号は２．３５ＧＨｚの周波数を持つ。スペクトル的に通信帯域の外側にパイロット信号を配置することは、パイロット信号と通信信号との間の干渉を防止する。ＶＣＯ８３０は、高い周波数のパイロット信号と、それから低い周波数のパイロット信号とを交互に出力する。こうしてキャンセラーの動作中の如何なる特定の時刻でも結合器８６０は、パイロット信号の一方を注入していることが可能であり、コントローラ８２０は電力検出器２４０から結果として得られる電力測定値に基づいてキャンセラーの動作を改善していることが可能である。一実施形態ではキャンセラー７５０ａは、これらのパイロット信号を間欠的に出力する。
【０１１２】
さて図９に転ずると、この図は、本発明の一実施形態による種々の位相整合値に関して周波数の関数としての、二つのアンテナ１１０、１１５間の干渉結合の曲線９０５、９１０、９１５、９２０、９２５、９３０の例示的ファミリーのグラフを示す。
【０１１３】
２．４から２．５ＧＨｚに及ぶパイロット９００の周波数範囲は、キャンセラー７５０ａが干渉を最小にする例示的周波数帯域であり得る。すなわちキャンセラー７５０ａは、２．４から２．５ＧＨｚに及ぶ周波数帯域に亘って漏話干渉を消去することができる。
【０１１４】
曲線９７０は、結合チャネルの全体的周波数応答を示す。こうしてアンテナ１１０は、この周波数帯域に関してほぼ−１８．５ｄＢとほぼ−１３．５ｄＢとの間の範囲に及ぶそのエネルギーの比率をアンテナ１１５に結びつける。
【０１１５】
曲線９０５、９１０、９１５、９２０、９２５、９３０は各々、消去の後の１１０゜、９０゜、７０゜、１０゜、５０゜、３０゜というそれぞれの位相整合に関する結合比をｄＢで示している。こうして曲線９０５、９１０、９１５、９２０、９２５、９３０の各々は、キャンセラー１７５ａが図示のように消去信号の位相を調整することによって達成できる漏話の結果的に得られるレベルを示す。例えばもし位相調整器２２０が消去信号の位相を１１０゜に調整すれば、漏話結合は、２．４ＧＨｚにおいてほぼ−２６．３ｄＢ、２．４４ＧＨｚにおいて−４０ｄＢ未満、２．５ＧＨｚにおいて−１７ｄＢになるであろう。
【０１１６】
グラフ９００は更に、一つが２．４ＧＨｚ付近の周波数を有し、一つが２．５ＧＨｚ付近の周波数を有する二つのオーバーレイされたパイロット信号９７０、９５０のスペクトル的表現を示す。前に論じられたようにキャンセラー７５０ａは、アンテナ１１０、１１５間のこれらのパイロット信号９４０、９５０の相互結合に基づいて消去信号の位相を調整できる。
【０１１７】
パイロット１信号９４０を使用してキャンセラーシステムを適応させることは、最適の消去に関して９０゜位相調整という結果をもたらす。すなわちもしコントローラ８２０がパイロット１信号９４０の漏話結合を最小にするために位相調整器２２０を操作するならば、コントローラ８２０は最適位相として９０゜を選択するであろう。９０゜度位相設定は、９０゜曲線９１０がパイロット信号９４０の周波数で最も低い結合を有するので、パイロット１信号９４０のために最適である。
【０１１８】
しかしながらパイロット２信号９５０のためには位相の９０゜調整は最適解ではない。パイロット２信号９５０の周波数で消去信号の９０゜位相調整は、ほぼ−１９ｄＢの干渉結合を与える。すなわち９０゜位相調整曲線９１０は、パイロット２信号９５０の周波数においてほぼ−１９ｄＢという値を有する。パイロット２信号９５０の周波数では３０゜の位相調整が曲線９３０にしたがって改善されたレベルの干渉抑制を与える。
【０１１９】
ただ一つよりむしろ二つのパイロット信号９４０、９５０に基づいて消去信号を適応させることによってコントローラは、２．４ＧＨｚと２．５ＧＨｚとの間の範囲といった周波数帯域に亘って効果的な消去を与えることができる。本発明の一例示的実施形態ではコントローラ８２０は、パイロット１信号９４０に関する位相選択をパイロット２信号９５０に関する位相選択と共に平均する。例えばコントローラ８２０は、９０゜位相調整を３０゜位相調整と平均して６０゜位相調整を算出することができる。
【０１２０】
単純な平均よりむしろコントローラ８２０は、関心の周波数地域に亘って効果的な消去を与える位相を選択するために反復誤り最小化処理を実行することもできる。パイロット９００によれば約７０゜の位相調整は、結合信号の最適な最小化を与える。この７０゜動作点を識別するためにコントローラ８２０は、開始点として６０゜位相調整を使用でき、それから漸増的な位相調整を行うことができる。もし電力検出器２４０からのフィードバック信号がこの漸増的調整の結果として増大するならば、コントローラ８２０は、異なる漸増的位相調整を実施する。この仕方でコントローラ８２０は、６０゜から始めて最適の７０゜度位相調整を見出すまで反復を介して適応することができる。コントローラ８２０は、環境の影響、周波数ドリフトといった変化する条件に応答するために正常動作中に消去信号を絶えず改善することができる。
【０１２１】
コントローラ８２０はまた、当業者に知られた他の経験的探索または最適化方法論を使用することもできる。本発明の一例示的実施形態では、前に論じられた米国特許出願第１０／６２０，４７７号に記載されているような座標降下手法（ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ−ｄｅｓｃｅｎｔ  ａｐｐｒｏａｃｈ）は、テスト信号刺激に対するシステムの応答の測定に基づいて許容可能なモデルパラメータを識別するための探索と最適化とを与える。
【０１２２】
さて図１０に転ずると、この図は、本発明の一実施形態によるアンテナ１１５上の漏話または干渉を消去するためのＣａｎｃｅｌ  Ｃｒｏｓｓｔａｌｋ（漏話消去）と題する例示的プロセス１０００の流れ図を示す。プロセス１０００のステップは、前に論じられた図７、８のシステム７００を例示参照しながら論じられるであろう。
【０１２３】
このプロセスまたはここに説明される他の例示的プロセスの、ある幾つかのステップは当然ながら、説明されるように機能するために本発明に関する他のステップに先行していなくてはならない。しかしながら本発明は、もしこのような順序または連鎖（ｏｒｄｅｒ  ｏｒ  ｓｅｑｕｅｎｃｅ）が本発明の機能を変えなければ、説明されるステップの順序に限定されない。すなわちある幾つかのステップは本発明の範囲と精神から逸脱することなく他のステップの前または後または同時に実行され得ることが理解される。
【０１２４】
プロセス１０００の最初のステップであるステップ１０１０で送信アンテナ１１０は、通信信号を送信する。送信器（図示せず）は、送信信号を給電線１６０に供給できる。通信信号は、例えば音声情報またはデータと共に符号化できる。送信アンテナ１１０は、遠隔の通信装置（図示せず）が受信できる放射パターンを出力する。
【０１２５】
ステップ１０１５で漏話効果１８０、１８５、１９０は、送信アンテナ１１０からの送信される通信信号のエネルギーを受信アンテナ１１５に結合する。受信アンテナ１１５に運ばれた干渉信号は、干渉を含む。前に論じられたように受信アンテナ１１５もまた、課された干渉を伝えると同時に通信信号を送信していることもあり得る。
【０１２６】
ステップ１０２０で受信アンテナ１１５上の干渉信号は、送信アンテナ１１０の動作または機能に干渉する。この干渉は、送信アンテナ１１５のフィールドパターンを歪ませるか、または通信信号の完全性および／または受信器感度を損なう可能性がある。
【０１２７】
ステップ１０２５でキャンセラー１７５ａは、送信アンテナ１１０上の通信信号をサンプリングする。明確に言えば分配器８４０は、送信アンテナ１１０の給電線１６０上の信号の一部をタップ採取する。
【０１２８】
ステップ１０３０でキャンセラー７５０ａのモデル８２５は、通信信号のサンプルを処理する。この処理に基づいてモデル８２５は、受信アンテナ１１５が担持する干渉信号の予測値を出力する。消去信号はこの予測値を含み得る。モデル８７５は、位相調整器２２０とエミュレーションフィルタ８１０と遅延調整器２２５とＶＧＡ２６０とによってサンプル信号を処理する。位相調整器２２０は、ある位相遅延をサンプル信号に印加する。エミュレーションフィルタ８１０は、あるフィルタパラメータにしたがってサンプル信号をフィルタリングする。遅延調整器２２５は、ある時間だけサンプル信号を遅延させる。ＶＧＡ２６０は、振幅を与えるためにある利得をサンプル信号に印加する。
【０１２９】
ステップ１０３５で加算ノード８７０は、受信アンテナ１１５に予測値または消去信号を印加する。ステップ１０４０で消去信号は、受信アンテナ１１５上の干渉信号と混じり合って、これを消去する。消去信号は典型的には、干渉信号の実質的な一部を消去するが、必ずしもその全部ではない。すなわち干渉の残留レベルが未消去まま残る可能性がある。
【０１３０】
ステップ１０４５でコントローラ８２０は、ＶＣＯ８３０に信号を出力する。これに応じてＶＣＯ８３０は、典型的には通信信号の周波数とは異なる既知の周波数のテスト信号またはパイロット信号９４０、９５０を生成する。ノード８６０は、送信アンテナ１１０の給電線１６０上にテスト信号９４０、９５０を配置する。
【０１３１】
ステップ１０５０でテスト信号９４０、９５０は、一つ以上の漏話効果１８０、１８５、１９０を介して受信アンテナ１１５に結合する。例えばテスト信号９４０、９５０のエネルギーの一部は、自由空間結合を介して受信アンテナ１１５に移動し得る。
【０１３２】
ステップ１０５５で分配器８５０は、受信アンテナ１１５の給電線１６５からテスト信号９４０、９５０による干渉の一部をタップ採取する。電力モニター２４０は、抽出された信号の電力レベルを測定する。コントローラ８２０は、この抽出された信号を分析する。明確に言えばコントローラ８２０は、テスト信号９４０、９５０の周波数における抽出信号の電力レベルを決定する。このコントローラの処理の、あるいは抽出信号またはテスト信号９４０、９５０の分析の更に詳細な論議は、図７、８、９を参照しながら前に与えられている。
【０１３３】
ステップ１０６０でコントローラ８２０は、ステップ１０５５に応じた動的な仕方でモデル化と位相偏移と遅延と利得とを調整する。すなわちコントローラ８２０は、位相調整器２２０とエミュレーションフィルタ８１０と遅延調整器２２５とＶＧＡ２６０のそれぞれのパラメータまたは動作点を調整する。これらの調整は、モデルの機能を改善し、消去信号の有効性における反復的改善または改善をもたらす。適応化の更に詳細な論議は図７、８、９を参照しながら上記に与えられている。ステップ１０６０の後でプロセス１０００は、ステップ１０１０〜１０６０を繰り返す。
【０１３４】
本発明によるシステムは一つの通信信号によってもう一つの通信信号に課される漏話を消去、修正、または補償する回路を含むことができるが、当業者は、本発明がこのアプリケーションに限定されないことと、ここに説明された実施形態が例示的なものであって限定的なものではないことと、を理解するであろう。更に、ここに説明された本発明の実施形態に対する種々の他の代替形態が、本発明を実施する際に使用できることは理解されるべきである。本発明の範囲は、前述の請求項によってのみ限定されるように意図されている。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】図１は、本発明の一実施形態による二つのアンテナに適用される二つの漏話キャンセラーの例示的実施形態の図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態による無線通信システムにおける例示的漏話キャンセラーの機能ブロック図である。
【図３】図３Ａ及び３Ｂは、本発明の一実施形態による漏話消去の前と後における２アンテナシステムに関する例示的シミュレーション結果の図である。
【図４】図４Ａ、４Ｂ及び４Ｃは、本来的に分離されている単一アンテナと、漏話消去前の２アンテナシステムと、本発明の一例示的実施形態による漏話消去の後の２アンテナシステムと、に関するシミュレートされたアンテナフィールドパターンの図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の一実施形態による２個のパッチアンテナを含む例示的システムの図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明の一実施形態による干渉消去の前のパッチアンテナシステムに関する代表的信号プロットのグラフである。
【図６】図６Ａ及び６Ｂは、本発明の一実施形態による干渉消去の前後における１対のパッチアンテナに関する代表的信号プロットである。
【図７】本発明の一実施形態による二つのアンテナ間に平行配置で結合された二つの漏話キャンセラーを含むシステムの例示的実施形態の図である。
【図８】本発明の一実施形態による二つのアンテナ間に結合された漏話キャンセラーを有する例示的システムの機能ブロック図である。
【図９】本発明の一実施形態による種々の位相整合に関する周波数の関数としての二つのアンテナ間の干渉結合の曲線の例示的ファミリーのグラフである。
【図１０】本発明の一実施形態によるアンテナ上の漏話または干渉を消去するための例示的プロセスを示す流れ図である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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