(57)【要約】      （修正有）【課題】無線通信システムにおいて信号を送信及び／または受信する装置並びに無線通信システムにおけるアンテナ選択の制御方法であって、性能を最適化させるように複数のアンテナを制御することを可能にする装置並びに方法を提供する。【解決手段】無線通信システム内で信号を送信及び／または受信する装置１であって、それぞれ基本アンテナビーム放射パターンを有する複数のアンテナ２と、少なくとも基本アンテナビーム放射パターンごとに取得するチャネル評価に基づいて信号の送信及び／または受信のために前記アンテナ２の選択を制御するように適合されるアンテナビーム選択制御部３とを備える。さらに前記アンテナ２の選択を制御する方法、及び前記方法を実行するためのコンピュータプログラムを含む。【選択図】図１
2008061238.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システム内で信号を送信及び／または受信する装置であって、
それぞれ基本アンテナビーム放射パターンを有する複数のアンテナ（２）と、
少なくとも基本アンテナビーム放射パターンごとに取得するチャネル評価に基づいて信号の送信及び／または受信のために前記アンテナ（２）の選択を制御するように適合されるアンテナビーム選択制御部（３；２０）と、
を備える装置（１）。
【請求項２】
少なくとも基本アンテナビーム放射パターンごとに受信するチャネル評価情報に基づいて前記チャネル評価を取得するように適合されるチャネル評価部（４；１９）を備える、請求項１に記載の装置（１）。
【請求項３】
前記通信システムにおける信号はプリアンブル及びデータセクションの中で送信及び受信され、プリアンブルには少なくとも前記基本アンテナビーム放射パターンごとのチャネル評価情報を伴うプリアンブルスロットをそれぞれ含み、前記アンテナビーム選択制御部（３；２０）は前記アンテナ（２）を制御して各アンテナ（２）が基本アンテナビームごとのそれぞれのチャネル評価情報を伴うプリアンブルスロットをそれぞれ受信するように適合され、前記チャネル評価部（４；１９）は受信したそれぞれのチャネル評価情報から得られる少なくとも前記基本アンテナビーム放射パターンごとのチャネル評価を取得するように適合されることを特徴とする、請求項１または請求項２のいずれかに記載の装置（１）。
【請求項４】
前記アンテナビーム選択制御部（３；２０）は少なくとも基本アンテナビーム放射パターンごと及び少なくとも基本アンテナビーム放射パターンのいくつかの組合せごとに取得するチャネル評価に基づいて信号の送信及び／または受信のために前記アンテナ（２）の選択を制御するように適合され、前記チャネル評価部（４；１９）は基本アンテナビーム放射パターンのチャネル評価に基づいて基本アンテナビーム放射パターンの組合せごとのチャネル評価を取得するように適合されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の装置（１）。
【請求項５】
前記チャネル評価部（４；１９）は、対応する基本アンテナビーム放射パターンのチャネル評価の合計を対応する基本ビーム位置の数で割ることで、基本アンテナビーム放射パターンの組合せごとのチャネル評価を取得するように適合されることを特徴とする、請求項４に記載の装置（１）。
【請求項６】
１つの受信チェーンを有し、前記アンテナビーム選択制御部（３）は取得したチャネル評価に基づいて信号対雑音の値を計算することによりアンテナ選択を制御するように適合されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の装置（１）。
【請求項７】
前記アンテナビーム選択制御部（３）は、前記計算された信号対雑音の値の最大値の一つに基づいてアンテナ選択を制御するように適合されることを特徴とする、請求項６に記載の装置（１）。
【請求項８】
２以上の受信チェーンを有し、前記アンテナビーム選択制御部（２０）は信号対雑音の値及び相関係数に基づいてアンテナ選択を制御するように適合されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の装置（１）。
【請求項９】
前記アンテナビーム選択制御部（２０）は、前記計算された信号対雑音の値の最大値の一つ及び前記相関係数の最小値の一つに基づいてアンテナ選択を制御するように適合されることを特徴とする、請求項８に記載の装置（１）。
【請求項１０】
前記アンテナビーム選択制御部（２０）は、前記相関係数を相関行列に基づいて計算するように適合されることを特徴とする、請求項８または請求項９のいずれかに記載の装置（１）。
【請求項１１】
前記アンテナビーム選択制御部（２０）は、前記相関行列の非対角要素の累乗の和を前記相関行列の対角要素の累乗の和で割った値に基づいて前記相関係数を計算するように適合されることを特徴とする、請求項１０に記載の装置（１）。
【請求項１２】
無線通信システム内でのアンテナ選択制御方法であって、
信号の送信及び／または受信のために行うそれぞれ基本アンテナビーム放射パターンを有する複数のアンテナ（２）からのアンテナ選択を、少なくとも基本アンテナビーム放射パターンごとに取得するチャネル評価に基づいて制御すること、
を備える方法。
【請求項１３】
前記チャネル評価は、少なくとも基本アンテナビーム放射パターンごとに受信するチャネル評価情報に基づいて取得されることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記通信システムにおける信号はプリアンブル及びデータセクションの中で送信及び受信され、プリアンブルには少なくとも前記基本アンテナビーム放射パターンごとのチャネル評価情報を伴うプリアンブルスロットをそれぞれ含み、前記アンテナ選択は各アンテナが基本アンテナビームごとのそれぞれのチャネル評価情報を伴うプリアンブルスロットを受信するように制御され、受信したそれぞれのチャネル評価情報から得られる少なくとも前記基本アンテナビーム放射パターンごとのチャネル評価が取得されることを特徴とする、請求項１２または請求項１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記信号の送信及び／または受信のために行う前記アンテナ選択は少なくとも基本アンテナビーム放射パターンごと及び少なくとも基本アンテナビーム放射パターンのいくつかの組合せごとに取得するチャネル評価に基づいて制御され、基本アンテナビーム放射パターンのチャネル評価に基づいて基本アンテナビーム放射パターンの組合せごとのチャネル評価が取得されることを特徴とする、請求項１２〜１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
対応する基本アンテナビーム放射パターンのチャネル評価の合計を対応する基本ビーム位置の数で割ることで、基本アンテナビーム放射パターンの組合せごとのチャネル評価が取得されるように適合されることを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記アンテナ選択は、取得したチャネル評価に基づいて信号対雑音の値を計算することにより制御されることを特徴とする、請求項１２〜１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
前記アンテナ選択は、前記計算された信号対雑音の値の最大値の一つに基づいて制御されることを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記アンテナ選択は、信号対雑音の値及び相関係数に基づいて制御されることを特徴とする、請求項１２〜１６のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
前記アンテナ選択は、前記計算された信号対雑音の値の最大値の一つ及び前記相関係数の最小値の一つに基づいて制御されることを特徴とする、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記相関係数は、相関行列に基づいて計算されることを特徴とする、請求項１９または請求項２０のいずれかに記載の方法。
【請求項２２】
前記相関係数は、前記相関行列の非対角要素の累乗の和を前記相関行列の対角要素の累乗の和で割った値に基づいて計算されることを特徴とする、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
通信装置の内部記憶装置に読込まれるように適合されるコンピュータプログラムであって、通信装置上で実行される際に請求項１２〜２２の１つに記載された方法を実行するように適合されるコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムにおいて信号を送信及び／または受信する装置、並びに無線通信システムにおけるアンテナ選択の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
“アンテナ選択”という用語は、本明細書で用いられる場合において、適切なアンテナビームを形成または生成するために複数のアンテナ／アンテナ要素からアンテナ／アンテナ要素を選択することと、適切な複合的アンテナビームを形成するために利用できるアンテナ／アンテナ要素の内のいくつかの組合せまたは全てを選択することとを含むものとする。
【０００３】
一般的に、アンテナビームは送信及び／または受信を行う装置の中で生成され得る。アンテナビームは、典型的には、複数の固定ビームのアンテナ／アンテナ要素から適切な１つを選択すること、または固定ビームのアンテナ／アンテナ要素からいくつかを選択して組み合わせることにより生成される。固定ビームのアンテナ／アンテナ要素とは、ここでは少なくとも一時的にビームが固定されたアンテナ／アンテナ要素であればどのような種類でもよく、例えば常に同じ（中心的な）方向を指しているビームや、その向きに関係して変化するものの所定の時間帯には固定化できるビームなどが該当する。
【０００４】
典型的には、アンテナのビーム形成は、無線通信システムにおいて信号対雑音比（ＳＮＲ：ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−ｎｏｉｓｅ  ｒａｔｉｏ）を増加させるために用いられる。また、同時にまたは並列に送信されるデータストリームの間で干渉が存在する場合には、アンテナのビーム形成は、求める信号の強度を高めることにより及び／または不要な干渉の強度を低減することにより、信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ：ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ−ｐｌｕｓ−ｎｏｉｓｅ  ｒａｔｉｏ）を増加させるために用いられる。例えばダイバーシティ受信、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ，Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）送信に対する受信、またはそれらに類する場合など、１つより多くの受信チェーンを有する受信装置の場合には、異なる受信チェーンで受信した信号の間にできるだけ相関関係が無いことが、性能の最適化のために重要である。
【０００５】
そのため、本発明の目的は、無線通信システムにおいて信号を送信及び／または受信する装置並びに無線通信システムにおけるアンテナ選択の制御方法であって、性能を最適化させるように複数のアンテナを制御することを可能にする装置並びに方法を提供することにある。
【０００６】
前述の目的は、無線通信システムにおいて信号を送信及び／または受信する装置であって、複数のアンテナと、各アンテナは基本アンテナビーム放射パターンを有することと、少なくともアンテナビーム放射パターンごとに得られるチャネル評価に基づいて信号の送信及び／または受信のために前記アンテナの選択を制御するように適合されるアンテナビーム選択制御部とを備える、請求項１に記載の装置によって達成される。
【０００７】
さらに前述の目的は、無線通信システムにおけるアンテナ選択の制御方法であって、信号の送信及び／または受信のために行う基本アンテナビーム放射パターンをそれぞれ有する複数のアンテナからのアンテナ選択が、少なくともアンテナビーム放射パターンごとに得られるチャネル評価に基づいて制御されることを含む、請求項１２に記載の方法によって達成される。
【０００８】
ここでの“アンテナ”という用語は、全ての種類のアンテナであって、アンテナ要素、アンテナ装置、アンテナアレイ要素、及びそれに類するものを含むように意図している。各アンテナは、基本アンテナビーム放射パターンを有している。ここでの“基本アンテナビーム放射パターン”とは、指向性ビーム位置、狭ビーム位置、及びそれに類するものなど、固定された（または少なくとも一時的に固定された）ビーム方向と、全方向式アンテナビームを含むように意図している。複数のアンテナは、固定された（または少なくとも一時的に固定された）ビームまたは狭ビームのアンテナビーム及び全方向式アンテナビームの組合せを含むことができ、または狭ビーム方向のアンテナのみ、若しくは全方向式ビーム形をしたアンテナのみを含むこともできる。さらに、アンテナの数のうちいくつかまたは全てのアンテナが狭ビームまたは指向性ビームを有している場合、異なるビームの方向は同一でもよいしアンテナごとに異なってもよい。“基本”という用語は、固定され、または少なくとも一時的に固定されたアンテナビームの放射方向を特徴付ける、主な、不可欠な、有力な、またはそれに類するいずれの種類の放射方向をも含むように意図している。
【０００９】
本発明によれば、信号の送信及び／または受信のためのアンテナ選択は、少なくとも基本アンテナビーム放射パターンごとに得られるチャネル評価に基づいて制御される。基本アンテナビーム放射パターンの組合せに関するチャネル評価が利用可能または取得できる場合には、これらチャネル評価もまた信号の送信及び／または受信のためのアンテナ選択の制御に用いられる。
【００１０】
本発明の有利な点として、少なくとも基本アンテナビーム放射パターンごとに受信するチャネル評価情報に基づいてチャネル評価を取得するように適合されるチャネル評価部が備えられる。また、本発明の有利な点として、本通信システムは１つのシステムであって、プリアンブル及びデータセクションの中で信号が送受信され、前記プリアンブルは少なくとも基本アンテナビーム放射パターンごとのチャネル評価情報を伴うそれぞれのプリアンブルスロットを含み、それぞれの基本アンテナビームに関するチャネル評価情報を伴うプリアンブルスロットを各アンテナがそれぞれ受信するようにアンテナ選択の制御が行われるように前述のアンテナビーム選択制御部が適合され、それぞれ受信したチャネル評価情報から少なくとも前記基本アンテナビーム放射パターンごとにチャネル評価を取得するようにチャネル評価部が適合されるシステムである。
【００１１】
さらに本発明の有利な点として、前記アンテナビーム選択制御部は少なくとも基本アンテナビーム放射パターンごと及び基本アンテナビーム放射パターンのいくつかの組合せごとに得られるチャネル評価に基づいて信号の送信及び／または受信のためのアンテナ選択を制御するように適合され、前記チャネル評価部は基本アンテナビーム放射パターンのチャネル評価に基づいて基本アンテナビーム放射パターンの組合せに関するチャネル評価を得るように適合される。ここで、前記チャネル評価部は、有利な点として、前記組合せにおける基本アンテナビーム放射パターンの数で割った基本アンテナビーム放射パターンのチャネル評価を合計することで、基本アンテナビーム放射パターンの組合せに関するチャネル評価を得るように適合される。
【００１２】
さらに本発明の有利な点として、アンテナビーム選択制御部は、取得したチャネル評価に基づいて信号対雑音の値を計算することによりアンテナ選択を制御するように適合される。これは特に、本発明に係る装置が１つの受信チェーンを含む場合に適している。また、信号対雑音の値は、例えばＳＮＲまたはＳＩＮＲの値、若しくはそれらの推定値としてもよいことに留意すべきである。本発明の有利な点として、アンテナビーム選択制御部は、前記計算された信号対雑音の値のうちの最大値に基づいてアンテナ選択を制御するように適合される。
【００１３】
代わりに、アンテナビーム選択制御部は、信号対雑音の値及び相関係数に基づいてアンテナ選択を制御するように適合してもよい。この信号対雑音の値もまた、ＳＮＲまたはＳＩＮＲの値、若しくはそれらの推定値であってもよい。この代替例は、特に本発明に係る装置が２つ以上の受信チェーンを含む場合に適している。この場合、アンテナビーム選択制御部は、有利な点として、前記計算された信号対雑音の値のうちの最大値及び前記相関係数の最小値に基づいてアンテナ選択を制御するように適合される。さらに本発明の有利な点として、アンテナビーム選択制御部は、この場合における相関行列に基づいて相関係数を計算するように適合される。ここで、アンテナビーム選択制御部は、有利な点として、前記相関行列の非対角要素の累乗の和を前記相関行列の対角要素の累乗の和で割った値に基づいて前記相関係数を計算するように適合される。
【００１４】
本発明に係る方法は、さらに有利な点として、方法に関する従属請求項のうちの１つを方法のステップとすることで実装される。
【００１５】
さらに本発明は、通信装置の内部記憶装置に読込まれるコンピュータプログラムにも適用され、前記コンピュータプログラムは本発明の方法に関する請求項の中の１つの方法を機能させて前記通信装置上で実行される。
【発明の開示】
【００１６】
本発明はさらに、好適な実施形態についての以下の記述の中で、添付した図面に関連してより詳細に説明される。
【００１７】
図１は、例えば直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）型システムなどの本発明による無線通信システムにおいて、信号を送信及び／または受信するための装置１を図示している。図１には、本発明による装置１の要素であって本発明の説明と理解に必要なもののみが示されている。しかしながら、現実的な実装としては送信及び／または受信装置は現実の運用のために必要な追加的な装置を含み得ることは理解されるべきである。
【００１８】
装置１は、無線通信システムにおいて、それぞれ基本アンテナビーム放射パターンを有するアンテナ２を介して信号を受信するように適合される。ここで無線通信システムとは、現在または将来の何らかの種類の通信システムを利用した信号の送信及び／または受信を可能にする短距離、中距離、または長距離のどういった種類の無線通信システムであってもよく、限定ではなく、ＧＳＭシステム、ＵＭＴＳシステム、無線ＬＡＮシステム、短距離、中距離、長距離のシステムなどを変調方式を問わず含むものとする。
【００１９】
装置１は、アンテナとして、またはアンテナ要素、アンテナ装置、アンテナユニット、アンテナアレイの一部などとして実装することのできる複数のアンテナ２を含む。各アンテナ２は、基本アンテナビーム放射パターンを有する。例えば各アンテナ２が固定的に全方向型の送信及び／または受信特性を有する場合には、この全方向型の特性が基本アンテナビーム放射パターンである。さらなる例としては、各アンテナ２が狭ビームまたは指向性ビームの特性を有していれば、その指向性ビームの特性が基本アンテナビーム放射パターンである。
【００２０】
装置１は、少なくとも前記基本アンテナビーム放射パターンごとに取得するチャネル評価に基づいて信号の送信及び／または受信のために前記アンテナ２の選択を制御するように適合された、アンテナビーム選択制御部３を備える。ここでアンテナビーム選択制御部３は、アンテナビーム選択制御部３からの各制御信号に基づいて１つ以上の前記アンテナ２またはいずれかの種類の２つ以上の前記アンテナ２の組合せを選択するアンテナビーム選択部５を制御する。選択される複数のアンテナ２の送信及び／または受信ビームの組合せ、または選択されるアンテナ２の組合せは、最適な送信及び／または受信性能を実現するためにここで形作られる。ここでのアンテナビーム選択制御部３におけるアンテナ２の選択は、チャネル評価部４より取得されるチャネル評価に基づいて制御される。
【００２１】
ここまでに記述したとおり、装置１は、無線通信システムにおける信号の送信及び／または受信に必要な全ての要素を備えているが、そのうちいくつかの要素は図１に示され、それ以外の要素は明確さのために省略されている。例えば、装置１は複数のアンテナ２を介してアンテナビーム選択部５を通して受信した信号を低い周波数に変換するダウンコンバージョン部６を備えている。ダウンコンバージョン部６にて低い周波数に変換された信号は、時間領域の信号を周波数領域の信号へ変換するフーリエ変換部７に転送され、さらに等化器８によって均一化され、そして均一化後には処理部９によって逆インターリーブなどの処理が行われる。前記処理をされた信号は、必要に応じて装置１にてさらに処理を加えられる。等化器８では、フーリエ変換部７から出力される時間領域の信号からチャネル評価部４によって計算、取得されるチャネル評価の値が用いられる。チャネル評価部４の詳細な機能は本発明の属する技術領域においてよく知られており、ここでは他の記述の明確さのために省略する。簡単に述べるとすると、チャネル評価部４は通信システムの送信チャネルごとにチャネル評価の値を提供する。本発明によれば、チャネル評価部４は、対応する受信チャネルの評価情報に基づき、少なくともアンテナ２の各基本アンテナビーム放射パターンについてチャネル評価を取得する。ここで、本発明に係る無線通信システムでは、少なくともアンテナ２の各基本アンテナビーム放射パターンについて、それぞれ別のチャネル評価が送信される。例えば、アンテナ２の数がＮ（Ｎは自然数）である場合、少なくともＮ個の異なるチャネル評価情報の値が、無線通信システムにおいて送信され、アンテナ２により受信される。ここで、チャネル評価情報の値のアンテナ２における受信は、各アンテナ２がそれぞれ割り当てられたチャネル評価情報の値を受信するように、アンテナビーム選択制御部３によって制御される。例えば、本発明に係る無線通信システムが信号とプリアンブルとデータセクションとを送受信する場合、図２に図示しているように、プリアンブルセクションはＮ個の異なるチャネル評価スロットを備え、アンテナ２のそれぞれのチャネル評価情報の値は各チャネル評価スロットＮの中で送信される。言い換えれば、各チャネル評価スロットＮのために、アンテナビーム選択制御部３は様々なアンテナ２への切り替えを行い、それにより各プリアンブルの基本アンテナビーム放射パターンごとにチャネル評価を取得するように適合される。この原理はアンテナ２の組合せにも、したがって基本アンテナビーム放射パターンの組合せにも適合させることができる。例えば、アンテナ２の基本アンテナビーム放射パターンの組合せの最大の数は２Ｎ−１であって、２Ｎ−１個のチャネル評価スロットをプリアンブルセクションの中で送信することができる。しかしながら、本発明によればＮ個のチャネル評価スロットのみを送信する方がより有利であり、それは本発明によって２Ｎ−１個の組合せをＮ個のチャネル評価情報の値に基づいて計算することが可能になるためである。
【００２２】
図１の装置１には１つの受信チェーンしか示されていないことに留意すべきである。しかしながら、２つ以上の受信チェーンといった複数の受信チェーンにも本発明の概念を適用することは可能である。その一例として、図３には、本発明による２つの受信チェーンを有する無線通信システムにおいて信号を送信及び／または受信するための代替的な実施形態の装置１´が示されている。複数のアンテナ２、アンテナビーム選択部５、ダウンコンバージョン部６、フーリエ変換部７を伴う第一の受信チェーンが、図１の装置１の対応する要素に相当する。さらに複数のアンテナ２´、アンテナビーム選択部１５、ダウンコンバージョン部１６、フーリエ変換部１７を伴う第二の受信チェーンが示されている。アンテナ２に関係する前述の説明と機能は、全てアンテナ２´にも適用される。同じことが、アンテナビーム選択部５の観点からのアンテナビーム選択部１５、ダウンコンバージョン部６との関係でのダウンコンバージョン部１６、フーリエ変換部７との関係でのフーリエ変換部１７についても言える。装置１´はさらに、フーリエ変換部７及び１７から出力される信号を均一化させるように適合された等化器１８を備える。均一化された信号はその後、さらも２つの並列処理部２１及び２２よって適当な方法で処理される。チャネル評価部１９はフーリエ変換部７及び１７から出力される信号からチャネル評価を取得、計算し、チャネル評価の値を等化器１８及びアンテナビーム選択制御部２０に提供する。アンテナビーム選択制御部２０は、アンテナビーム選択制御部３との関係で前述した説明と同じように作用するが、複数のアンテナ２だけではなく複数のアンテナ２´も制御する。複数のアンテナ２´は、ここではアンテナビーム選択部１５を介して選択、制御される。
【００２３】
限定としてではなく、アンテナビーム選択部５及び／または１５の実装の一例が図４に示されている。図４は、固定された（または少なくとも一時的に固定された）アンテナのブランチの組合せを用いたビーム形成の構造を示しており、各アンテナ２は１つのアンテナのブランチを有している。アンテナ２は、求める実装に依存して、全方向型の特性または他の指向性を持つどういった特性を有してもよい。各アンテナ２の各ブランチは、ゲイン増幅器１０及び無線移相器１１を有する。ゲイン増幅器１０と無線移相器１１は、アンテナビーム選択制御部３または２０の実装例であるゲイン／位相計算部１３に接続され、制御される。各アンテナ２の各ブランチごとに移相器を変えることで、最大のゲインを有するＮ個のブランチの組合せに受信信号の角度は変更され、それにより受信するビーム（または送信するビーム）が操作される。また、各ブランチごとに増幅器のゲインを変えることで、続いてアンテナのブランチからの信号が結合される無線結合器１２に向けた個々のブランチの重み付けが変更され、それにより角度に対する正確なビームの受信感度（ビームの送信感度）を変えることができる。もし特定のビームの組合せのみ用いることが必要であれば、様々なブランチごとに求められる正確なゲインと位相を参照用テーブルに保存し、またはゲイン／位相計算部１３においてオンラインで計算することができ、それに応じてビームを選択することができる。無線結合器１２から出力される結合された信号は、その後ダウンコンバージョン部６（及び／またはダウンコンバージョン部１６）においてさらに処理される。図２は受信装置の場合を示していることは理解されるべきである。送信装置としては、同様の配置が用いられるものの、信号は左から右ではなく右から左へ伝達され、無線結合器１２は電力分配器に置き換えられる。また、図４に示した送信及び受信装置の無線に関する部分の代わりとして、アンテナのブランチごとのゲイン増幅制御と移相のための代替的な実装を、送信及び受信装置のベースバンド構造の中に実装してもよい
【００２４】
図５は、アンテナビーム選択部５のさらに代替的な実装の例である。図５の例において、アンテナビーム選択部５は、Ｎ個のアンテナ２の中の１つを切替えて選択するように適合されたＮ分岐スイッチ１４として実装される。各アンテナ２は異なる放射パターンを有しており、そのため最適な放射パターンとそれに対応するアンテナ２を選択することで、最良の性能を実現することができる。Ｎ分岐スイッチ１４はアンテナビーム選択制御部３によって通常の方法により制御される。この実装例において、２つ以上のアンテナ２を組み合わせることはできない。図５に示された実装は、送信及び受信装置１に同様に適用することが可能である。
【００２５】
図４及び５の実装例は単なる一例であり、代替的な及び／または追加的な実装が可能であることは理解されるべきである。それは例えば、アンテナビーム選択部５によって１つのアンテナ２のみを選択できるようにするのではなく、所与の送信及び受信のシナリオにとって最適なビームを得るために２つ以上のアンテナ２を組み合わせられるようにすることなどである。
【００２６】
ここから、チャネル評価部４、９、及びアンテナビーム選択制御部３、２０についてより詳細に説明する。
【００２７】
ここで、実装と実装の構造の説明のために、受信モードにおいて通信装置１、１´にてアンテナビームの選択と組合せを行う方法が説明される。しなしながら、選択されたビームは後の時点で送信モードの中でも通信に用いることができる。そのため、特に時分割多重方式を用いる通信システム、及びアップリンクとダウンリンクのタイムスロットの間でチャネルが大きく変わらない（回帰型のチャネルの場合）通信システムなどにとって、これ以降に説明するビーム選択／組合せの方法及び実装は、送信装置及び受信装置に容易に適用することができる。
【００２８】
以下の説明において想定していることとして、ビーム形成は、図５に関連して図示／説明したような固定ビームのスイッチングと、図１及び図３に関連して図示／説明したような固定ビームの組合せとによって行う。しかし、本発明の概念は、図４に関連して説明したようなビーム形成であって、ブロック１３、またはビームがベースバンド処理において形成される場合の同様のブロックにて、ゲイン及び位相計算（または参照用テーブル）を用いて有限個のビームが使用されるような場合にも適用可能である。
【００２９】
本発明の基礎となる考え方を説明するために、これ以降の説明は２つの部分、即ちチャネル評価とビーム選択の説明に分けられる。
【００３０】
（チャネル評価部４，１９により実行されるチャネル評価）
図２に関連して前述したように、本発明によれば、例えばプリアンブルセクションの中に各アンテナ２用のチャネル評価スロットを備えることなどにより、チャネル評価情報の値を各アンテナ２または２´ごとに利用することができる。
【００３１】
本発明は、これらチャネル評価スロットに向けて受信機（または受信モードにある通信装置）を様々な基本ビーム位置へスイッチさせ、それにより各プリアンブルの各基本ビーム位置のチャネル評価を得られるようにすることを提案する。
【００３２】
マルチパスのチャネルを運用する典型的なモバイル通信システムにとって、各チャネル評価は多くのコンポーネントを時間間隔を空けて有するだろう。ここでは数学的な説明を簡単にするために、各ビームのチャネル評価を１つの複素数の値と想定する。この場合、前記値はＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）システム、または１つのマルチパスコンポーネントしか存在しないシステムにおける典型的なチャネル評価に対応する。ここで表現される全ての考え方は、もちろん他のシステムにも用いることができる。
【００３３】
さらに、受信機１、１´がＭ個のサブキャリア上のｎＴ個の送信機からの信号を受信するｎＲ個の受信チェーンを有する場合、チャネル評価の一般表現は、サブキャリア番号をｍ（ｍ＝１，．．．，Ｍ）、受信機番号をｒ（ｒ＝１，．．．，ｎＲ）、送信機番号をｔ（ｔ＝１，．．．，ｎＴ）、ビーム番号をｉ（ｉ＝１，．．．，Ｎ）とすると、
ｈｍ，ｒｔ（ｉ）で与えられる。簡単さと一般性を失わないために、このセクションでは、装置１、１´は１つの送信機からの信号を受信する１つの受信チェーンを有すると想定する。以下は、１つのキャリアのチャネル評価について言及しており、下付き文字のｍは明確さのために外されている。よって、基本ビーム（基本アンテナビーム放射パターン）のチャネル評価は、ｈ（ｉ）（ｉ＝１，．．．，Ｎ）と表される。
【００３４】
もし受信機１、１´が基本ビームを組み合わせることができるのであれば、組み合わさったビームのチャネル評価は、対応する基本ビームを合計することから得られる。数学的に表現すれば、基本ビーム及びその組合せのチャネル評価  ｂ（ｊ）は、ｊ＝１，．．．，２Ｎ−１として、次式で与えられる。
【数１】
2008061238.tif 000003
ここでＡｊはビーム番号ｊを形成するために合計される基本ビームの集合であり、Ｃｊは集合Ａｊに含まれるビームの数である。
【００３５】
より明確に説明するために、一例として、Ｎ＝４の固定ビームのアンテナによるシステムを用いる。しかしながら、本発明はこの数に限定されるものではないことは理解されるであろう。この例において、これら固定ビームのアンテナの放射パターンは、図６、図７、図８、図９に示されている。これらビームは、１５通りの異なるやり方で組合せることができる（２Ｎ−１＝１５）。表１は、これら組合せを総括し、式（１）を計算できるように、各組合せ、集合Ａｊの要素、及びＣｊの数値を示している。各組合せについて、対応するアンテナ放射パターンを描いた図もまた示されている。
【００３６】
【表１】
2008061238.tif 000004
【００３７】
この例において、数式１及び表１を参照することにより、組合せ１４（図１９に示された放射パターンを持つ）のチャネル評価  ｂ（１４）は次式で計算される。
【数２】
2008061238.tif 000005
【００３８】
（アンテナビーム選択制御部３，２０により実行されるビーム選択）
ビームの組合せが可能である場合、アンテナビーム選択制御部３、２０においてなされるどのビームの組合せが（２Ｎ−１通りの可能性の中で）最適であるかの決定は、チャネル評価  ｂ（ｊ）（ｊ＝１，．．．，２Ｎ−１）に基づいて行われる。その代わりに、ビームを組み合わせることができない場合には、どのビームが（Ｎ通りの可能性の中で）最適であるかの決定は、チャネル評価  ｈ（ｉ）（ｊ＝１，．．．，Ｎ）に基づいて行われる。ここで数学的に簡単に説明するために（しかし本発明を限定するのではなく）、ビームの組合せは行われず、よってチャネル評価は  ｈ（ｉ）（ｊ＝１，．．．，Ｎ）として表されるものと想定する。ここで示される構造及び方法は、もちろんビームが組合せられる場合にも直接適用可能である。
【００３９】
これ以降の記述にでは、１つの受信チェーンを有する受信機１と複数の受信チェーンを有する受信機１´の間に差異が現れる。
【００４０】
（１つの受信チェーンを有する受信機１向けの制御部３によるビーム選択）
１つの受信チェーンのみを有する受信機１向けに、最大の信号対雑音比（ＳＮＲ）または最大の平均の信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）を有するビームを選択することを提案する。次の項において、チャネル評価よりＳＩＮＲを評価するための考え得る方法について説明する。
【００４１】
（１つの受信チェーンを有する受信機１向けの制御部３によるビーム選択―考え得るＳＩＮＲ評価方法）
様々なシステム構成における各ビームの候補ｉについて、ＳＩＮＲの平均値を計算するいくつかの可能な実装または方法は次の通りである。
（ａ）１つの受信機及び１つの送信機を伴う単一のキャリアのシステム
【数３】
2008061238.tif 000006
（ｂ）１つの受信機及び１つの送信機を持つＭ個のサブキャリアのシステム（典型的なＯＦＤＭ型のシステム）
【数４】
2008061238.tif 000007
（ｃ）ｎＴ個の送信機からの信号を受信する１つの受信機とＭ個のサブキャリアを持つシステム（送信ダイバーシティを伴う典型的なＯＦＤＭ型のシステム）
【数５】
2008061238.tif 000008
ここで、Ｍはサブキャリアの数、ｎＴは送信アンテナの数、σｎ２はノイズの分散、そしてＩｎ２（ｉ）はビーム候補ｉの干渉強度である。
【００４２】
なお、ＳＩＮＲを他の方法で評価してもよい。
【００４３】
（複数の受信チェーンを有する受信機１´向けの制御部２０によるビーム選択）
例えば受信機１´のような複数の受信チェーンを有する受信機向けに、ＳＩＮＲ（またはＳＮＲ）の平均比率を最大化させ、かつ異なるチャネルの送受信機間の応答の相関係数を最小化させるように様々な受信機のビームを選択することを提案する。
【００４４】
ここで、必ずしもＳＩＮＲを最大化させると同時に相関係数を最小化させるビーム位置を見つけられるわけではないため、代替となる選択基準として、上からＴ番目までの可能性のある値に属するＳＩＮＲと、下からＵ番目までの可能性のある値に属する相関係数を有するビームｑを選択してもよい。Ｔ及びＵは実装により特定される。
【００４５】
次の項において、複数の受信チェーンについてどのようにＳＩＮＲの平均値を計算できるかを説明し、相関係数の新しい計算方法を提案する。
【００４６】
（複数の受信チェーンを有する受信機を伴う制御部２０におけるビーム選択―考え得るＳＩＮＲ評価方法）
各受信機はＮ個のビーム候補（または各受信機のビームが組合せられる場合には、２Ｎ−１個の候補）を有するため、複数の受信機の場合のビーム候補の合計数は、ｎＲＮ（または各受信機のビームが組合せられる場合には、ｎＲ（２Ｎ−１））となる。これら候補は変数ｑを用いて識別される。
【００４７】
様々なシステム構成におけるこれらビーム候補のそれぞれのＳＩＮＲの平均値を計算する方法としていくつか考えられるのは、次の通りである。
（ａ）ｎＲ個の受信機及び１つの送信機を伴う単一のキャリアのシステム
【数６】
2008061238.tif 000009
（ｂ）ｎＲ個の受信機及び１つの送信機を持つＭ個のサブキャリアのシステム（受信ダイバーシティを伴う典型的なＯＦＤＭ型のシステム）
【数７】
2008061238.tif 000010
（ｃ）ｎＲ個の受信機及びｎＴ個の送信機を持つＭ個のサブキャリアのシステム（典型的なＭＩＭＯかつＯＦＤＭ型のシステム）
【数８】
2008061238.tif 000011
ここで、Ｍはサブキャリアの数、ｎＴは送信アンテナの数、ｎＲは受信アンテナの数、σｎ２はノイズの分散、そしてＩｎ２（ｑ）はビーム候補ｑの干渉強度である。
【００４８】
なお、ＳＩＮＲに関する他の測定を行ってもよい。
【００４９】
（複数の受信チェーンを有する受信機を伴う制御部２０におけるビーム選択―相関係数の評価）
それぞれのビーム候補の受信信号間の相関係数を評価するために、まず各候補の相関行列  Ｒ（ｑ）を評価することを提案する。
【数９】
2008061238.tif 000012
ここでＥ［．］は期待値（または平均値）の演算を表し、ｖｅｃ（．）はベクトル化の演算、そして上付き文字Ｈはエルミート転置（または複素共役転置）演算子である。行列  Ｈ（ｑ）は、ビーム候補ｑの送信機と受信機の間の全てのチャネルの応答を含むチャネル行列（ｎＲ行ｎＴ列）である。Ｈ（ｑ）は次のように与えられる。
【数１０】
2008061238.tif 000013
ｖｅｃ（．）演算は、Ｈ（ｑ）の列を操作してｎＴｎＲ行のベクトルを形成する。
【数１１】
2008061238.tif 000014
式（９）におけるｖｅｃ（Ｈ（ｑ））．ｖｅｃＨ（Ｈ（ｑ））の結果は、よってｎＴｎＲ行ｎＴｎＲ列の行列となる。
【００５０】
式（９）において必要となる期待値を得るには、複数の選択肢がある。もしＭ個のサブキャリアのシステム（典型的なＯＦＤＭ型のシステム）を用いるならば、１つの可能性として、サブキャリアごとにチャネル行列の平均値を計算して期待値としてもよい。
【数１２】
2008061238.tif 000015
【００５１】
代わりに、システムが１つのキャリアのみを用いている場合は、ビーム候補ｑの複数のチャネル評価スロットから得られるビーム候補ｑごとの複数のチャネル評価の平均値を計算して期待値としてもよい。
【００５２】
相関行列  Ｒ（ｑ）（式（９）より）は、その非対角要素の中に全ての相互のチャネル応答の相関を含み、Ｒ（ｑ）の対角要素は様々なチャネル応答の強度を含む。
【００５３】
そこで、本発明では、各ビーム候補の相関係数（様々なチャネル応答の相関の度合いを示す）を次式で計算することを提案する。相関係数（ｑ）＝
【数１３】
2008061238.tif 000016
ここでｒｉｊ（ｑ）は、行列Ｒ（ｑ）のｉ行ｊ列目に位置する要素である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明に係る送信及び／または受信装置の概略図である。
【図２】本発明に応じたプリアンブルセクション及びデータセクションを図示した例である。
【図３】本発明に係る送信及び／または受信装置の代替的な実施形態の概略図である。
【図４】図１に示した装置のいくつかの要素について第一に考え得る実装に関する概略図である。
【図５】図１に示した装置のいくつかの要素について第二に考え得る実装に関する概略図である
【図６】放射パターンの第一の例である。
【図７】放射パターンの第二の例である。
【図８】放射パターンの第三の例である。
【図９】放射パターンの第四の例である。
【図１０】放射パターンの第五の例である。
【図１１】放射パターンの第六の例である。
【図１２】放射パターンの第七の例である。
【図１３】放射パターンの第八の例である。
【図１４】放射パターンの第九の例である。
【図１５】放射パターンの第十の例である。
【図１６】放射パターンの第十一の例である。
【図１７】放射パターンの第十二の例である。
【図１８】放射パターンの第十三の例である。
【図１９】放射パターンの第十四の例である。
【図２０】放射パターンの第十五の例である。
【符号の説明】
【００５５】
１        装置
２        アンテナ
３        アンテナビーム選択制御部
４        チャネル評価部
５        アンテナビーム選択部
６        ダウンコンバージョン部
７        フーリエ変換部
８        等化器
９        処理部
１´      装置
２´      アンテナ
１０      ゲイン増幅器
１１      無線移相器
１２      無線結合器
１３      ゲイン／位相計算部
１４      Ｎ分岐スイッチ
１５      アンテナビーム選択部
１６      ダウンコンバージョン部
１７      フーリエ変換部
１８      等化器
１９      チャネル評価部
２０      アンテナビーム選択制御部
２１      並列処理部１
２２      並列処理部２
【図１】
2008061238.tif 000017
【図２】
2008061238.tif 000018
【図３】
2008061238.tif 000019
【図４】
2008061238.tif 000020
【図５】
2008061238.tif 000021
【図６】
2008061238.tif 000022
【図７】
2008061238.tif 000023
【図８】
2008061238.tif 000024
【図９】
2008061238.tif 000025
【図１０】
2008061238.tif 000026
【図１１】
2008061238.tif 000027
【図１２】
2008061238.tif 000028
【図１３】
2008061238.tif 000029
【図１４】
2008061238.tif 000030
【図１５】
2008061238.tif 000031
【図１６】
2008061238.tif 000032
【図１７】
2008061238.tif 000033
【図１８】
2008061238.tif 000034
【図１９】
2008061238.tif 000035
【図２０】
2008061238.tif 000036
【外国語明細書】
2008061238000001.pdf