(57)【要約】  通信を容易にするための充分な数の使用可能なＲＦ伝播の複数の経路を確立するために、無線周波数（Radio Frequency：ＲＦ）の物理的環境を活用する無線通信方法を開示する。本方法は、少なくとも１つの送信機および少なくとも１つの受信機を含む、無線通信システムにおいて実施される。受信機のアンテナは、複数の受信経路の１つに向けられ、そして受信機アンテナが向けられた受信経路を介して送信機からデータ・ストリームを受信する。受信機は、データ・ストリームを復号化し、復号化されたデータ・ストリームの変調パターンを再構成し、そして受信経路を介して受信機によって受信された信号のすべての合計から再構成されたデータ・ストリームを引き算する。受信機は、受信経路に関連付けられた受信信号の方向情報を送信機に供給する。送信機は、その信号方向情報に基づき使用不可能な受信経路の１つまたは複数を調整し、かつ／または削除する。
2008518554.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）複数のビーム経路に対して複数のビームを形成して送信するために複数のビーム形成素子を持つビーム形成アンテナを含む送信機であって、該ビームの少なくとも１つを仰角方向の障害物に向けることにより追加的ビーム経路を形成する送信機と、
（ｂ）該ビーム経路の１つまたは複数を選択的に受信する受信機と
を具備することを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
１つの面におけるビームが偏向されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ビーム形成アンテナが、直交面において様々なビーム・パターンを生成するために使用されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記受信機が、
（ｂ１）アンテナと、
（ｂ２）ベースバンド復号器と、
（ｂ３）該ベースバンド復号器と通信するマルチユーザ検出器と、
（ｂ４）該受信機のアンテナ、該マルチユーザ検出器、および該ベースバンド復号器と通信するビーム選択器であって、複数のビーム経路を受信し、かつどのビーム経路を該ベースバンド復号器へ直接供給するべきであるか、およびどのビーム経路を該マルチユーザ検出器を介して該ベースバンド復号器へ供給するべきであるかを選択するビーム選択器と
を具備することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記ベースバンド復号器によって任意の一時点にて検出されるビーム経路の数が削減され、かつ前記マルチユーザ検出器がなお存在するビーム経路を分離することを特徴とする請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記送信機および前記受信機の間の地気面の散乱が制御されるか、または削除されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記ビーム形成アンテナによって形成されるビームの傾斜および俯角が可変であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記送信機および前記ビーム形成アンテナの少なくとも１つによって形成されるビームが、任意の必要な仰角方向角度を指し示すことが可能であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記受信機によって選択的に受信されたビームが、仰角方向を判定するために使用される振幅情報、および方位角方向を判定するために使用される位相情報の両方を含むビットまたはパルスを含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記受信機が使用可能なビーム経路を受信する方向に関する情報を該受信機が判定し、かつ前記送信機に該情報をフィードバックすることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記送信機および前記ビーム形成アンテナの少なくとも１つが、前記情報に基づき前記ビーム経路の一部を削除するために特定の手順にてそのビームの幅を狭めることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記送信機が、方位角方向および仰角方向の少なくとも１つにおいて幅の狭いビームの走査処理を起動し、かつ前記受信機がいろいろな時点にて検出した受信に関しての該受信機からの表示を受信することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記受信機のアンテナが、それぞれの経路にビームを指し示し、かつそれぞれの経路ビームを個別に復号化することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記送信機および受信機の観点からのビーム経路に対する現存する機会に関するユーザの観測から導出された情報がメモリ中に格納され、該情報が障害物の位置および妨害されない潜在的ビーム経路方向を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
少なくとも１つの送信機、および少なくとも１つのアンテナを含むように構成される少なくとも１つの受信機を含む無線通信システムにおいて、通信を容易にするための充分な数のＲＦ伝播の複数の経路を確立するために無線周波数（ＲＦ）の物理的環境を活用する方法であって、
該方法が、
（ａ）複数の受信経路の１つに該受信機アンテナを向けるステップと、
（ｂ）該受信機アンテナが向けられた受信経路を介して、該受信機が該送信機からデータ・ストリームを受信するステップと、
（ｃ）該受信機が該データ・ストリームを復号化するステップと、
（ｄ）該受信機が、該復号化されたデータ・ストリームの変調パターンを再構成するステップと、
（ｅ）該受信機が、該受信経路を介して該受信機により受信された信号のすべての合計から該再構成されたデータ・ストリームを引き算するステップと、
（ｆ）該受信機が、受信経路に関連付けられた受信信号の方向情報を該送信機に供給するステップと、
（ｇ）該送信機が、該受信信号の方向情報に基づき、使用可能でない受信経路の１つまたは複数を調整し、かつ／または削除するステップと、
（ｈ）該受信経路から受信されたデータ・ストリームのすべてが復号化されるまで、ステップ（ａ）〜（ｇ）を繰り返すステップと
を具備することを特徴とする方法。
【請求項１６】
前記受信機がマルチユーザ検出器を含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
（ａ）障害物、およびビームを送信するための障害物の無い経路に関連付けられたユーザ観測情報を格納するステップと、
（ｂ）該障害物で反射させることによって追加的ビーム経路を生成するように該障害物に対して向けられる、複数のビーム経路を生成するようにビームを形成するステップと
を具備することを特徴とする無線通信システムにおけるビーム方向制御方法。
【請求項１８】
受信機と通信する送信機を含む無線通信システムであって、
（ａ）障害物位置情報を格納するメモリと、
（ｂ）該障害物位置情報に基づき、該送信機によって形成されたビームを該受信機に向けさせるための潜在的な反射による経路を判定するための手段と、
（ｃ）該障害物位置情報によって示された障害物で反射するように、該送信機によって形成されたビームを向けさせる手段と
を具備し、
該反射したビームを該受信機が受信することを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信機および受信機を含む無線通信システムに関する。本発明はより詳細には、使用可能ビーム経路を形成し、方向制御し、かつ選択的に受信することに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線周波数（Radio Frequency：ＲＦ）通信におけるマルチパス（multipath）とは、送信機および受信機の間にＲＦ伝播の複数の経路（path）が存在することを意味する。それらの経路が同一のデータを含むが、時間的に離れて存在するときの状況においては、その受信の結果が破壊的（destructive）となる可能性がある。しかしながら、複数の経路を有することが実際的には望ましいという環境がある。この場合においては、それぞれの経路が異なったデータ・ストリームを伝達することが可能である。この技法は、空間多重（layered space）アプローチと呼ばれ、また広義の複数入力・複数出力（Multiple Input and Multiple Output：ＭＩＭＯ）通信システムに分類される。送信機および受信機がそれぞれの経路を利用する能力があるなら、一意な使用可能経路の数だけ２つの間のリンクの有効なデータ帯域幅を増加させることが可能である。
【０００３】
１つの問題は、送信機および受信機の能力を完全に利用するためには、そのままの経路、すなわち現存の経路で識別できる特性を有するものでは充分に活用可能とはならない場合があるということである。従来技術は送信機の仰角方向（elevation）可変特性を活用する。この経路は、信号を散乱させる介在する（intervening）物理的障害物が不足することにより、常に利用することができるというわけではない。この選択が利用可能であるときでさえ、送信機および受信機の能力を完全に利用するに充分な経路が提供されない場合がある。
【０００４】
図３は、送信機３０５および受信機３１０を含む、従来技術の無線通信システム３００を例証する。送信機３０５が、仰角方向アンテナ・パターンを介してマルチパス（すなわち、第１の経路３１５および追加的経路３２０）を形成する。しかしながら、送信機３０５により形成された追加的経路３２０は、地面３２５にビームを向けることによって形成される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の無線通信システムは、非ＭＩＭＯ目的のためにビーム形成を使用する。したがって、ビーム形成をＭＩＭＯと結合することによりＲＦ物理環境を活用し充分な数の経路を提供するための、方法および装置が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、通信を容易にするための充分な数の使用可能なＲＦ伝播の複数の経路を確立するために、ＲＦの物理的環境を活用する無線通信の方法に関する。本方法は少なくとも１つの送信機および少なくとも１つの受信機を含む、無線通信システムにおいて実施される。受信機のアンテナは、複数の受信経路の１つに向けられ、そして受信機アンテナが向けられた方向の受信経路を介して送信機からデータ・ストリームを受信する。受信機は、データ・ストリームを復号化し、復号化されたデータ・ストリームの変調パターンを再構成し、そして受信経路を介して受信機によって受信された信号のすべての合計から再構成されたデータ・ストリームを引き算する。受信機は、受信経路に関連付けられた受信信号の方向情報を送信機に供給する（すなわち、受信機は入射信号が来る方向を判定するように構成される）。送信機は、受信信号の方向情報に基づき使用不可能な受信経路の１つまたは複数を調整し、かつ／または削除する（すなわち、送信機は減衰するべき信号の方向にビーム・ヌル（beam null）を向けるように構成される）。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
例として与えられ、ここに添付されている図面に関連して理解されるべき以下の説明から、本発明のより詳細な理解を有することができる。
【０００８】
同様な番号が同様な要素を表す図面を参照して、好適な実施形態が記述されることとなる。
【０００９】
図１は基準方向（nominal orientation）について使用される座標システムを例証する。本発明は、図１の座標システムを使用して記述された方向からの偏差（deviation）に対して為される調整を扱うこととなる。例えば、障害物（例えば、建物）が、常にＺ軸方向のみの変位（displacement）を提示するというものではない。傾斜した、湾曲した、あるいは不規則な構造物が存在し、本発明の構成要素に関してそれらの方向をある程度ランダム化し、結果として反射（reflection）および屈折（refraction）が拡大する。しかしながら、信号の全体的な方向は、本発明の必要性に作用するに充分なように維持される。
【００１０】
三次元の状態を表現するべく視覚化することはいくらか困難である可能性がある。この必要性を容易にするために、図３〜図１０において例証されるようなそれぞれの状態の２つの見え方（図）が図２に表現されるように提示される。仰角方向図は、アンテナにて見ている地球の面からの見え方を表す。方位角方向（azimuth）図は、アンテナの上から地球に向かって見下ろしている見え方を表すこととなる。従って図２に示されるように、一つの次元が常に「ページ中に圧縮されている」こととなる。さらに、ビームのパターンの輪郭は、ビームの実際の輪郭への近似であり、そして視準（boresight：ボアサイト）でのピークに相対しての電力水準を表す。明快にするために、低位のローブ（lobe）は示されていない。同様に、ある障害物による反射、屈折、およびそれらを通る伝播の間に、パターンは非常に不規則かつ多岐となる場合がある。
【００１１】
従来の無線通信システムにおいては、送信および受信アンテナのパターンが大抵は、送信機および受信機の間で最大電力の送信および受信を供給するように設定される。本発明では最も簡単な形態においては、送信機および受信機にて複数アンテナ・ビーム形成素子群を使用する。素子群の後ろに反射器が置かれ、アンテナ・パターン全体を全般的な方向に向ける（無指向性にする）場合がある。本発明で使用されるアンテナは、送信機および受信機アレー（array）のいずれか、または両方をビーム形成する能力を有する。本発明は、方位角方向および仰角方向態様の両方におけるビーム方向制御の可用性を活用する。さらに送信機および受信機の両方における、ビーム形成の可用性をも、利用可能である場合には、活用する。
【００１２】
図４は、送信機４０５および受信機４１０を含む、無線通信システム４００を例証する。送信機４０５は、本発明の一実施形態により、障害物４１５にて所定の受信機４１０に向けて反射する方位角方向アンテナ・パターンを介して１つのマルチパスを形成する。送信機４０５は、仰角方向の障害物に対してビームを向けることにより、追加的経路を形成する。
【００１３】
例えば１つの面においてビームが偏向され（deflect）、一方、直交した面において様々なビーム・パターンを生成するためにアンテナ素子が使用される場合がある。地気面の散乱は制御され、または削除され、そしてビーム傾斜（tilt）および俯角（depression）が可変にされる。従来の送信機は固定された、おおよその水平ビームを提供するに過ぎなかったが、このように本発明によると、送信機４０５によって形成されるビームは任意の必要な仰角方向角度を指し示すことができる。
【００１４】
２００４年１０月１８日出願の、同時係属中である米国仮出願番号６０／６１９，７６３により開示されたように、有限地気面に位置するアンテナまたはＭＩＭＯアレーが、地気面の拡大切取図とともに図５において示される。連続したＲＦ（Radio Frequency）チョーク５０５が、地気面の縁（すなわち、リム（rim））に位置する。ＲＦチョーク５０５は、平行板導波路であり、２つの伝導面を持つ印刷配線板であることが可能である。ＲＦチョーク５０５は直列に接続された複数のチョークを含んで、チョーク効果を増大させることができる。ＲＦチョーク５０５は、地気面の縁の幾何学形状に合致するいかなる他の型の伝送路、または集中型の（lumped）同等な素子からでも形成することができる。図５に示される分路（shunt）５１０は、導電性のリベット（rivet）、または同等な物により形成可能である。分路５１０および開口部５１５の間の距離が、導波路開口部でのインピーダンス（impedance）を決定する。開口部５１５におけるインピーダンスを無限大とするために、分路５１０および開口部５１５の間の距離は伝播媒体の４分の１波長であるべきである。
【００１５】
ＲＦチョーク５０５を使用した結果が図６に表現され、そこではビーム６０５が通常の地気面を使用して傾斜して形成され、そして本発明によるＲＦチョーク５０５を持つ地気面を使用して形成されたビーム６１０が、ビームを水平線の方に向け直す。
【００１６】
別の例においては、本発明により、三次元において同等な分解能を持つ複数のビームを向けるより高度な手段を使用することができる。２００４年１０月１５日出願の、同時係属中である米国仮出願番号６０／６１９，２２３により開示されたように、円形アレーを供給するシェルトン−バトラー（Shelton-Butler）・マトリクスを使用すると、互いから隔離された隔離型の全方位のパンケーキ・ビームが生成される。それぞれのモードの位相は信号の到達方向に特有となる。２つのモードの位相を比較することによって、到達方向の情報を導き出すことが可能である。いくつかのモードの組を選択することにより、位相および到達角の間の一義的直線関係が可能となる。これは引き続く処理を大いに簡略化する。
【００１７】
仰角方向においては、振幅比較を使用することが可能である。その結果、受信された入射波の単一「ビット」を共有することによって、完全な仰角方向および方位角方向発見システムを実施することが可能である。振幅および位相情報の両方を含むビットまたはパルスが、振幅情報が仰角方向判定により使用され、そして位相情報が方位角方向判定に使用されるというように共有される。
【００１８】
同一のアンテナ・システムが、別のシステムの助けを借りることなく、目標とした入射信号の方向に電子的にかつ自動的にビームを形成することが可能である。このシステムは、無線アプリケーションに対して充分な利得を提供することが可能である。より高い利得を必要とするシステムに対しては、そのようなアプリケーションの必要性に合致するように指向性をさらに増大させるために、レンズ、反射器、および電子制御された無給電アンテナを使用することが可能である。
【００１９】
方向を発見することおよび必要な方向に自動的にビームを形成することを実行するために、単一のアレーシステムを使用することが可能である。このシステムは、従来のシステムには不可能な、３６０度の瞬時の方位角方向の通信範囲（coverage）を提供する。
【００２０】
図７は、円形アレー７１０を供給し、その結果４ポートのシェルトン−バトラー・マトリクスが供給する円形アレーを形成する、シェルトン−バトラー・マトリクス７０５を含む、アンテナ・システム７００を示す。上部に示されたポート７１５は、円形アレー７１０のアンテナに接続される。下部のポート７２０は、モード・ポート（mode port）である。シェルトン−バトラー・マトリクス７０５は、複数のハイブリッドおよび固定移相器（ケーブル線長に依ることが可能である）を含む。アンテナ・システム７００は、複数の、しかし隔離された直交全方位のパンケーキ型の放射パターン群を形成する。アンテナ・システム７００は、複数の利用可能な直交全方位のモードを形成する。この直交性により、それぞれのモードの最高強度が維持され、これは、電力分配器（divider）を使用し、電力が１つのモード形成にすべて使用される、従来のモード形成と対照的である。アンテナ・システム７００の位相は到達角に線形（linear）である。線形性の簡単さおよび高精度さはアンテナ・システム７００の所産（product）であり、到達角情報は方位角方向および仰角方向両方に対して提供される。
【００２１】
仰角方向角度検出には、２つの新規モード、合計モードおよび差分モード、を形成する、２つのシェルトン−バトラー・マトリクス７０５を必要とする。差分モードに対しての合計モードの比率が、視準からの角度を示す。
【００２２】
到達信号の方向にビームを形成するために、位相変移（phase shift）が合計および差分マトリクスに挿入され、合計モード・ビームを仰角方向視準に向けて方向制御する。通信用のビームとしてこの合計モードを使用することが可能である。しかしながら、方位角方向におけるビーム形は、依然として全方位である。方位角方向において指向性ビームを形成するために、方位角方向におけるすべてのモードが調整されねばならない。これは出力における電力分配器、および分配された部分において位相変移器（phase shifter）を必要とする。方位角方向ビームは、高速フーリエ変換を使用して合成することが可能である。位相変移器は必要な方向にビームを駆動することとなる。
【００２３】
図８は、積層型の（stacked）円形アレー８１０を供給する２層に積み重ねられたシェルトン−バトラー・マトリクス８０５を含むアンテナ・システム８００を示す。シェルトン−バトラー・マトリクス８０５は、アレー８１０の８つのアンテナを供給する２つの方位角方向板８１５を含む。方位角方向板８１５は、方位角方向ビームの一群を異なった仰角方向角度を持つ２つの群に切り離す仰角方向マトリクス８２０の列により供給される。この場合、それぞれの仰角方向マトリクス８２０は適切な位相遅延を持つ２ポートのハイブリッドである。
【００２４】
図９においては、照準線（line of sight）経路および仰角方向経路が示される。仰角方向図からは２つの経路は平行であり、方位角方向においては、それらは個別であるように示される。
【００２５】
図１０において例証されるように、仰角方向および方位角方向の使用の両方を活用することが可能である。細線のパターンは仰角方向において、太線のパターンは方位角方向において反射される。
【００２６】
図１１においては、点線がアンテナ間の照準線を表し、照準線経路、方位角方向経路、および仰角方向経路が示される。簡単なパターンによる近似は視覚化することが急速に難しくなる。
【００２７】
図１２〜図１４に示されるように、簡単なパターンによる近似がビームの視準のみを示す矢印に置き換えられる。
【００２８】
図１２は、照準線、方位角方向、および仰角方向を視準のみで例証する。現実の展開においては図１３に示されるように、照準線の両側への障害物、およびそれらの配置および形状における不規則性があり、ずっと多くのビームの可能性がある場合がある。
【００２９】
図１４において示されるように、建物の内部での展開はまた、天井やそれに固定された物が別の障害物になるので、より多くの機会を提供する。
【００３０】
図１〜図１４はマルチパスを生成する送信機の観点から例証されてきたが、受信機の動作に対してもまた、考慮が払われる必要がある。受信経路を識別する１つの手段には、マルチユーザ検出（Multi-User Detection：ＭＵＤ）法によるものがある。基本概念は、データ・ストリームを適切に復号化することが可能であるなら、その変調パターンを再構成し、すべての受信信号の合計から引き算することが可能であるということである。すべての可能な個々のデータ・ストリームが復号化されるまで、この処理は繰り返される。あるいはまた、複数の個々の受信経路について受信機ビームが指し示される場合があり、受信機はそれにより個別にそれぞれの経路を復号化する。
【００３１】
非常に頑強な方法論は、ＭＵＤおよび受信機ビーム形成法の両方を組み合わせることである。ビーム形成が任意の一時点での復号器から見える経路の数を基本的に減少させ、そしてＭＵＤがなお存在している任意の複数の経路受信を分離させる。ＭＵＤ、および／またはビーム動作上の事例が１つまたは複数の経路を正確に復号化し、そして結果としての情報が、その動作を拡張するために別のビーム事例においてＭＵＤにより利用される機会もまたある。
【００３２】
図１５は、本発明の１つの好適な実施形態に従って構成された代表的な受信機１５００のブロック図である。受信機１５００は、マルチユーザ検出器１５０５、ビーム選択器１５１０、ベースバンド復号器１５１５、およびアンテナ１５２０を含む。アンテナ１５２０により受信された信号Ａ、Ｂ、およびＣのグループはビーム選択器１５１０に転送され、信号Ａ、Ｂ、およびＣのグループから信号Ｃを分離する。信号Ｃはビーム選択器１５１０からベースバンド復号器１５１５に直接送られる。信号ＡおよびＢは、ビーム選択器１５１０からマルチユーザ検出器１５０５に送られる。
【００３３】
当業者は、本発明の実際の利用はいずれも現実の世の制約を受けることになることを認識するであろう。例えば、障害物における不規則性、障害物自体の動き（例えば、車、窓、人々）、気象条件の変動、または同様のものが、マルチパスの環境を変化させる場合がある。
【００３４】
使用可能なビーム・パターンの最初の判定は、以下で記述された種々の実施形態を使用して部分的、または全体的に導出することができる。
【００３５】
一実施形態においては、通信サービスのユーザが受信機および送信機両方の観点から経路に対する現存の機会を観察し、それが設定を導出するために使用され、設定は次に、ハードウェア設備の手動の方向制御装置（例えば、キーボード）を使用して、または何らかの照準（sighting）の方法論（例えば、信号を調整して経路を生成し、そしてそれが適切に検出されたとき、座標をロックするためにボタンを押すこと）により、入力される（例えば、メモリ中に格納される）。例えば、主な通信方向の左側には建物があるが、右側には空地があるという観測である場合がある。本発明ではこれを、左側には反射経路がある可能性があるが、一方、右側になにがしかでもビームを向けることは資源（例えば、ビーム電力）の浪費であろう、ということを意味すると解釈するであろう。
【００３６】
別の実施形態では、全方位の、または幅の広いビームを受信機の全体的方向に送信する。受信機は、適切な信号を受信する方向を識別する能力を有する。この情報は送信機に返送され、送信機は特定の手順により自身のビーム送信を狭め、一部のマルチパスを削除する。受信機は、受信された信号における著しい変化に注意し、そして情報を送信側に返送する。この継続的双方向的な処理により、利用可能なマルチパスの全体的特性を判定する。
【００３７】
さらに別の実施形態においては、送信機は幅の狭いビームを走査し（すなわち、方位角方向、仰角方向、または両方向で）、そしてその走査におけるいろいろな時点にて受信機が検出した受信に関する、受信機からの表示を受信する。走査の過程は、経路が使用可能である送信側および受信側に対して明示される。
【００３８】
経路は現れては消えていくため、継続中の通信には、符号冗長性および経路冗長性によると最も旨く対応できる。これらの共通負荷が有効なデータ速度を低下させる度合いは状況に非常に大きく依存するであろう。しかしながら、本発明により獲得可能な潜在的利益は多くの場合、経路状況に関して理想的に精通することから来る損失に充分見合うこととなる。
【００３９】
本発明が好適な実施形態に関して記述されてきたが、特許請求の範囲に輪郭が描かれたような本発明の範囲の中の他の変更は、当業者にとって明白であろう。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】基準方向を表現する従来の座標システムを例証する図である。
【図２】図３、図４および図９〜図１４に示された三次元の状況の視覚化および解釈を容易にする図である。
【図３】従来の無線通信システムにより実施されるような、仰角方向を介するマルチパス生成を例証する図である。
【図４】本発明による方位角方向を介するマルチパス生成を例証する図である。
【図５】本発明の一実施形態による、有限地気面の縁にＲＦチョークが挿入された地気面上の、アンテナ（または、アンテナアレー）を例証する図である。
【図６】地気面の縁にＲＦチョークを挿入する前および後での図６のアンテナによって形成されたビームを例証する図である。
【図７】本発明の一実施形態による、円形アレーを供給するシェルトン−バトラー（Shelton-Butler）・マトリクスを含み、その結果、４ポートのシェルトン−バトラー・マトリクスが供給した円形アレーを形成する、アンテナ・システムを示す図である。
【図８】本発明の別の実施形態による、積層型の円形アレーを供給する２層に積み重ねられたシェルトン−バトラー・マトリクスを含むアンテナ・システムを示す図である。
【図９】本発明による、照準線および方位角方向経路を例証する図である。
【図１０】本発明による、方位角方向および仰角方向の使用を例証する図である。
【図１１】本発明による、照準線、方位角方向、および仰角方向の経路を例証する図である。
【図１２】本発明による、視準（ボアサイト：boresight）のみを持つ照準線、方位角方向、および仰角方向を例証する図である。
【図１３】本発明による、方位角方向の機会を例証する図である。
【図１４】本発明による、一般的な仰角方向の機会を例証する図である。
【図１５】本発明の好適な一実施形態により構成された代表的な受信機のブロック図である。
【図１】
2008518554.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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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】
2008518554.tif 000012
【図１１】
2008518554.tif 000013
【図１２】
2008518554.tif 000014
【図１３】
2008518554.tif 000015
【図１４】
2008518554.tif 000016
【図１５】
2008518554.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成19年5月1日(2007.5.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）複数のビーム経路に対して複数のビームを形成して送信するために複数のビーム形成素子を持つビーム形成アンテナを含む送信機であって、該ビームの少なくとも１つを仰角方向の障害物に向けることにより追加的ビーム経路を形成する送信機と、
（ｂ）該ビーム経路の１つまたは複数を選択的に受信する受信機と
を具備し、
該受信機によって選択的に受信されたビームが、仰角方向を判定するために使用される振幅情報、および方位角方向を判定するために使用される位相情報の両方を含むビットまたはパルスを含むことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
１つの面におけるビームが偏向されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ビーム形成アンテナが、直交面において様々なビーム・パターンを生成するために使用されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記受信機が、
（ｂ１）アンテナと、
（ｂ２）ベースバンド復号器と、
（ｂ３）該ベースバンド復号器と通信するマルチユーザ検出器と、
（ｂ４）該受信機のアンテナ、該マルチユーザ検出器、および該ベースバンド復号器と通信するビーム選択器であって、複数のビーム経路を受信し、かつどのビーム経路を該ベースバンド復号器へ直接供給するべきであるか、およびどのビーム経路を該マルチユーザ検出器を介して該ベースバンド復号器へ供給するべきであるかを選択するビーム選択器と
を具備することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記ベースバンド復号器によって任意の一時点にて検出されるビーム経路の数が削減され、かつ前記マルチユーザ検出器がなお存在するビーム経路を分離することを特徴とする請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記送信機および前記受信機の間の地気面の散乱が制御されるか、または削除されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記ビーム形成アンテナによって形成されるビームの傾斜および俯角が可変であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記送信機および前記ビーム形成アンテナの少なくとも１つによって形成されるビームが、任意の必要な仰角方向角度を指し示すことが可能であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記受信機が使用可能なビーム経路を受信する方向に関する情報を該受信機が判定し、かつ前記送信機に該情報をフィードバックすることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記送信機および前記ビーム形成アンテナの少なくとも１つが、前記情報に基づき前記ビーム経路の一部を削除するために特定の手順にてそのビームの幅を狭めることを特徴とする請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記送信機が、方位角方向および仰角方向の少なくとも１つにおいて幅の狭いビームの走査処理を起動し、かつ前記受信機がいろいろな時点にて検出した受信に関しての該受信機からの表示を受信することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記受信機のアンテナが、それぞれの経路にビームを指し示し、かつそれぞれの経路ビームを個別に復号化することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記送信機および受信機の観点からのビーム経路に対する現存する機会に関するユーザの観測から導出された情報がメモリ中に格納され、該情報が障害物の位置および妨害されない潜在的ビーム経路方向を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
少なくとも１つの送信機、および少なくとも１つのアンテナを含むように構成される少なくとも１つの受信機を含む無線通信システムにおいて、通信を容易にするための充分な数のＲＦ伝播の複数の経路を確立するために無線周波数（ＲＦ）の物理的環境を活用する方法であって、
該方法が、
（ａ）複数の受信経路の１つに該受信機アンテナを向けるステップと、
（ｂ）該受信機アンテナが向けられた受信経路を介して、該受信機が該送信機からデータ・ストリームを受信するステップと、
（ｃ）該受信機が該データ・ストリームを復号化するステップと、
（ｄ）該受信機が、該復号化されたデータ・ストリームの変調パターンを再構成するステップと、
（ｅ）該受信機が、該受信経路を介して該受信機により受信された信号のすべての合計から該再構成されたデータ・ストリームを引き算するステップと、
（ｆ）該受信機が、受信経路に関連付けられた受信信号の方向情報を該送信機に供給するステップと、
（ｇ）該送信機が、該受信信号の方向情報に基づき、使用可能でない受信経路の１つまたは複数を調整し、かつ／または削除するステップと、
（ｈ）該受信経路から受信されたデータ・ストリームのすべてが復号化されるまで、ステップ（ａ）〜（ｇ）を繰り返すステップと
を具備することを特徴とする方法。
【請求項１５】
前記受信機がマルチユーザ検出器を含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
受信機と通信する送信機を含む無線通信システムであって、
（ａ）障害物位置情報を格納するメモリと、
（ｂ）該障害物位置情報に基づき、該送信機によって形成されたビームを該受信機に向けさせるための潜在的な反射による経路を判定するための手段と、
（ｃ）該障害物位置情報によって示された障害物で反射するように、該送信機によって形成されたビームを向けさせる手段と
を具備し、
該反射したビームを該受信機が受信することを特徴とするシステム。
【請求項１７】
（ａ）複数のビーム経路に対して複数のビームを形成して送信するために複数のビーム形成素子を持つビーム形成アンテナを含む送信機であって、該ビームの少なくとも１つを仰角方向の障害物に向けることにより追加的ビーム経路を形成する送信機と、
（ｂ）該ビーム経路の１つまたは複数を選択的に受信する受信機であって、該受信機が使用可能なビーム経路を受信する方向に関する情報を判定し、かつ該情報を該送信機にフィードバックする受信機と
を具備することを特徴とする無線通信システム。
【請求項１８】
（ａ）複数のビーム経路に対して複数のビームを形成して送信するために複数のビーム形成素子を持つビーム形成アンテナを含む送信機であって、該ビームの少なくとも１つを仰角方向の障害物に向けることにより追加的ビーム経路を形成する送信機と、
（ｂ）該ビーム経路の１つまたは複数を選択的に受信する受信機と
を具備し、
該送信機および該ビーム形成アンテナの少なくとも１つが、該情報に基づき該ビーム経路の一部を削除するために特定の手順により自身のビームを狭くすることを特徴とする無線通信システム。
【請求項１９】
（ａ）複数のビーム経路に対して複数のビームを形成して送信するために複数のビーム形成素子を持つビーム形成アンテナを含む送信機であって、該ビームの少なくとも１つを仰角方向の障害物に向けることにより追加的ビーム経路を形成する送信機と、
（ｂ）該ビーム経路の１つまたは複数を選択的に受信する受信機と
を具備し、
該送信機が、方位角方向および仰角方向の少なくとも１つにおいて幅の狭いビーム走査の処理を起動し、かつ該受信機がいろいろな時点にて検出した受信に関しての該受信機からの表示を受信することを特徴とする無線通信システム。
【請求項２０】
（ａ）複数のビーム経路に対して複数のビームを形成して送信するために複数のビーム形成素子を持つビーム形成アンテナを含む送信機であって、該ビームの少なくとも１つを仰角方向の障害物に向けることにより追加的ビーム経路を形成する送信機と、
（ｂ）該ビーム経路の１つまたは複数を選択的に受信する受信機と
を具備し、
該受信機のアンテナが、該経路のそれぞれにビームを指し示し、かつそれぞれの経路ビームを個別に復号化することを特徴とする無線通信システム。
【請求項２１】
（ａ）複数のビーム経路に対して複数のビームを形成して送信するために複数のビーム形成素子を持つビーム形成アンテナを含む送信機であって、該ビームの少なくとも１つを仰角方向の障害物に向けることにより追加的ビーム経路を形成する送信機と、
（ｂ）該ビーム経路の１つまたは複数を選択的に受信する受信機と
を具備し、
該送信機および受信機の観点からのビーム経路に対する現存する機会に関するユーザの観測から導出された情報がメモリ中に格納され、該情報が障害物の位置および妨害されない潜在的ビーム経路方向を含むことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２２】
（ａ）複数のビーム経路に対して複数のビームを形成して送信するために複数のビーム形成素子を持つビーム形成アンテナを含む送信機であって、該ビームの少なくとも１つを仰角方向の障害物に向けることにより追加的ビーム経路を形成する送信機と、
（ｂ）該ビーム経路の１つまたは複数を選択的に受信する受信機と
を具備し、
該受信機は、
（ｂ１）アンテナと、
（ｂ２）ベースバンド復号器と、
（ｂ３）該ベースバンド復号器と通信するマルチユーザ検出器と、
（ｂ４）該受信機のアンテナ、該マルチユーザ検出器、および該ベースバンド復号器と通信するビーム選択器であって、複数のビーム経路を受信し、かつどのビーム経路を該ベースバンド復号器へ直接供給するべきであるか、およびどのビーム経路を該マルチユーザ検出器を介して該ベースバンド復号器へ供給するべきであるかを選択するビーム選択器と
を具備することを特徴とする無線通信システム。
【国際調査報告】
2008518554.tif 000018