(57)【要約】ブロードバンドアンテナに基づくビーム整形方法であって、アンテナの入力信号の周波数を検出する工程と、検出された周波数に応じて、アンテナアレイの要素間の有効アンテナ開口を特定する工程と、特定された有効アンテナ開口とアンテナアレイの送信関数とに応じて、信号に対するアンテナアレイの各要素の重みベクトルを計算する工程と、入力信号を、その信号に対するアンテナアレイの各要素の重みベクトルと掛け合わせ、合成し、ビーム信号を出力する工程とを含む方法を提供する。一連の遅延操作後において各入力信号に重み付け操作を実行し、その後それらの信号を合成することによって、単一のデジタル信号を得ることができる。このことは、送信信号と受信信号との間の、アンテナにより生じる差異を効果的に低減し、したがって通信品質を劇的に改善する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブロードバンドアンテナに基づくビーム整形方法であって、
前記アンテナの入力信号の周波数を測定する工程と、
測定された前記周波数に応じて、アンテナアレイの要素間の有効アンテナ開口を特定する工程と、
特定された前記有効アンテナ開口と前記アンテナアレイの送信関数とに応じて、信号に対する該アンテナアレイの各要素の重みベクトルを計算する工程と、
前記入力信号を、該信号に対する前記アンテナアレイの各要素の前記重みベクトルと掛け合わせ、合成し、ビーム信号を出力する工程とを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記入力信号を対応の前記重みベクトルと掛け合わせる前記工程が、
前記入力信号に対して一連の遅延操作を実行する工程と、
該遅延させられた各信号を対応の前記重みベクトルと掛け合わせ、該遅延させられ重み付けされた各信号を合成する工程とをさらに含むことを特徴とする請求項１記載のブロードバンドアンテナに基づくビーム整形方法。
【請求項３】
入力信号の前記周波数を測定する前に、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）を実行して、入力信号を周波数領域内の信号に変換する工程と、
前記アンテナアレイの各要素により重み付けされた信号を合成した後に、ＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）を実行して、該合成された周波数領域内の信号を時間領域内の信号に変換する工程とをさらに含むことを特徴とする請求項１記載のブロードバンドアンテナに基づくビーム整形方法。
【請求項４】
前記入力信号の波長をλとして、要素間の前記有効アンテナ開口がｄ＝λ／２であることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載のブロードバンドアンテナに基づくビーム整形方法。
【請求項５】
基地局および移動端末の少なくとも一方で実行されることを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載のブロードバンドアンテナに基づくビーム整形方法。
【請求項６】
ブロードバンドアンテナに基づくビーム整形装置であって、
前記アンテナの入力信号の周波数を測定し、測定された該周波数に応じて、アンテナアレイの要素間の有効アンテナ開口を特定する有効アンテナ開口計算モジュールと、
特定された前記有効アンテナ開口と前記アンテナアレイの送信関数とに応じて、前記入力信号に対する前記アンテナアレイの各要素の重みベクトルを計算する重みベクトル計算モジュールと、
前記入力信号を、該入力信号に対する前記アンテナアレイの各要素の前記重みベクトルと掛け合わせ、合成し、ビーム信号を出力するビーム発生モジュールとを含むことを特徴とする装置。
【請求項７】
前記ビーム発生モジュールが、
各々が前記入力信号に対して一連の遅延操作を実行する複数の遅延器の群と、
各々が前記遅延させられた各信号を対応の前記重みベクトルと掛け合わせる複数の重みベクトル調整モジュールの群と、
前記重み付けされた各信号を合成し、該合成された信号を出力するビーム合成モジュールとをさらに含むことを特徴とする請求項６記載のブロードバンドアンテナに基づくビーム整形装置。
【請求項８】
変換され周波数領域内とされた信号を前記有効アンテナ開口計算モジュールに供給するため、前記アンテナの前記入力信号に対してＦＦＴ（高速フーリエ変換）を実行する時間／周波数変換モジュールと、
時間領域内のビーム信号を得るため、前記ビーム発生モジュールから出力された周波数領域内の前記ビーム信号に対してＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）を実行する周波数／時間変換モジュールとをさらに含むことを特徴とする請求項６記載のブロードバンドアンテナに基づくビーム整形装置。
【請求項９】
前記入力信号の波長をλとして、前記アンテナアレイの要素間の前記有効アンテナ開口がｄ＝λ／２であることを特徴とする請求項６から８いずれか１項記載のブロードバンドアンテナに基づくビーム整形装置。
【請求項１０】
基地局であって、
無線信号を受信または送信するための無線信号送受信モジュールと、
当該基地局のアンテナの入力信号の周波数を測定し、測定された該周波数に応じて、当該基地局のアンテナアレイの要素間の有効アンテナ開口を特定する有効アンテナ開口計算モジュールと、
特定された前記有効アンテナ開口と前記アンテナアレイの送信関数とに応じて、前記入力信号に対する当該基地局の前記アンテナアレイの各要素の重みベクトルを計算する重みベクトル計算モジュールと、
前記入力信号を、該入力信号に対する当該基地局の前記アンテナアレイの各要素の前記重みベクトルと掛け合わせ、合成し、ビーム信号を出力するビーム発生モジュールとを含むことを特徴とする基地局。
【請求項１１】
前記ビーム発生モジュールが、
各々が前記入力信号に対して一連の遅延操作を実行する複数の遅延器の群と、
各々が前記遅延させられた各信号を対応の前記重みベクトルと掛け合わせる複数の重み調整モジュールの群と、
前記重み付けされた各信号を合成し、該合成された信号を出力するビーム合成モジュールとをさらに含むことを特徴とする請求項１０記載の基地局。
【請求項１２】
周波数領域内の信号を前記有効アンテナ開口計算モジュールに供給するため、当該基地局の前記アンテナの入力信号に対してＦＦＴ（高速フーリエ変換）を実行する時間／周波数変換モジュールと、
時間領域内のビーム信号を得るため、前記ビーム発生モジュールで合成され出力された周波数領域内の前記ビーム信号に対してＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）を実行する周波数／時間変換モジュールとをさらに含むことを特徴とする請求項１０記載の基地局。
【請求項１３】
前記入力信号の波長をλとして、前記アンテナアレイの要素間の前記有効アンテナ開口がｄ＝λ／２であることを特徴とする請求項１０から１２いずれか１項記載の基地局。
【請求項１４】
移動端末であって、
無線信号を受信または送信するための無線信号送受信モジュールと、
当該移動端末のアンテナの入力信号の周波数を測定し、測定された該周波数に応じて、当該移動端末のアンテナアレイの要素間の有効アンテナ開口を特定する有効アンテナ開口計算モジュールと、
特定された前記有効アンテナ開口と前記アンテナアレイの送信関数とに応じて、前記入力信号に対する当該移動端末の各要素の重みベクトルを計算する重みベクトル計算モジュールと、
前記入力信号を、該入力信号に対する当該移動端末の各要素の前記重みベクトルと掛け合わせ、合成し、ビーム信号を出力するビーム発生モジュールとを含むことを特徴とする移動端末。
【請求項１５】
前記ビーム発生モジュールが、
各々が前記入力信号に対して一連の遅延操作を実行する複数の遅延器の群と、
各々が前記遅延させられた各信号を対応の前記重みベクトルと掛け合わせる複数の重み調整モジュールの群と、
前記重み付けされた各信号を合成し、該合成された信号を出力するビーム合成モジュールとをさらに含むことを特徴とする請求項１４記載の移動端末。
【請求項１６】
変換され周波数領域内とされた信号を前記有効アンテナ開口計算モジュールに供給するため、当該移動端末の前記アンテナの前記入力信号に対してＦＦＴ（高速フーリエ変換）を実行する時間／周波数変換モジュールと、
時間領域内のビーム信号を得るため、前記ビーム発生モジュールで合成され出力された周波数領域内の前記ビーム信号に対してＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）を実行する周波数／時間変換モジュールとをさらに含むことを特徴とする請求項１４記載の移動端末。
【請求項１７】
前記入力信号の波長をλとして、前記アンテナアレイの要素間の前記有効アンテナ開口がｄ＝λ／２であることを特徴とする請求項１４から１６いずれか１項記載の移動端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広くは、ブロードバンドアンテナに基づくビーム整形方法に関し、より詳細には、ブロードバンドアンテナに基づき、時間領域内または周波数領域内で実装されるビーム整形方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的な移動体通信環境では、基地局と移動端末との間でやりとりされる信号は、受信側と送信側との間のいくつかの経路（パス）に沿って伝送される。伝播経路の違いのため、同一の信号が、異なる経路を経由して、異なる伝播遅延およびＤＯＡ（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  ａｎｇｌｅ  ｏｆ  ａｒｒｉｖａｌ；到来方位角）を伴って受信側に到着することがある。そのため、マルチパス干渉や、信号のフェージングが引き起こされる。
【０００３】
アレイアンテナ技術は、信号の空間特性を最大限に利用することにより、マルチパス干渉および信号劣化を効果的に低減し、システム容量およびＱｏＳを顕著に改善することができる。そのため、アレイアンテナ技術は、実生活において広範なアプリケーションを勝ち得た。
【０００４】
アレイアンテナにとって、ビーム整形は基本的な機能である。すなわち、アレイアンテナは、アンテナ要素により受信された信号に対し、遅延、重み付け、および合成等の処理を実行することにより、干渉を抑制するように、主要ローブがユーザー信号の方向を向き干渉信号の方向において不在（ヌル）であるようなアンテナビームを整形することができる。これにより、アレイアンテナにより整形されたビームは、システム性能に顕著な効果を有することとなる。
【０００５】
図１は、Ｍ個の要素を含む、一次元の直線アレイアンテナを示した概略図である。図１に示されているように、θは入射信号の仰角であり、ｄは要素間の間隔（幾何学的開口）であり、すべての要素は同一の間隔を有するものと仮定されている。アレイアンテナの電力半値ビーム幅θ０．５は、およそ
【数１】
2006522538.tif 000003
である。ここで、Ｍはアンテナ要素の個数であり、ｆは信号の搬送波周波数であり、ｃは光速（ｃ＝３×１０８ｍ／ｓ）である。
【０００６】
幾何学的開口ｄおよびアンテナ要素の個数Ｍは、一般的には定数である。このことは、アンテナアレイの長さＭ・ｄも定数であることを意味する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
式（１）から分かるように、アンテナアレイの長さＭ・ｄが固定であれば、アンテナは、異なる周波数を有する信号を受信すると、異なる幅を有するビームを整形することができる。周波数が高ければ高いほど、ビーム幅は狭くなる。研究により、ビーム幅は信号の周波数に反比例することが示唆されている。ブロードバンド信号が、そのビームが向かう方向ではない方向で受信されると、ＨＦ（高周波）信号についてはアンテナのビーム幅が比較的狭く、ＨＦ信号の一部がアンテナパターンの不在（ヌル）部分に入ってしまうため、ビーム出力により、これらの信号のエネルギーが失われてしまう。したがって、アンテナの出力は歪みを有することとなる。
【０００８】
上記したアンテナ出力の歪みの問題に取り組むため、本発明は、ブロードバンドアンテナに基づくビーム整形方法を提供する。
【０００９】
したがって、本発明の１つの目的は、ブロードバンドアンテナに基づくビーム整形方法を提供することである。本発明が提案する方法では、アンテナが、異なる周波数を有する信号を一定の幅を有するビームに形作るように、ベースアンテナアレイの有効開口が、信号の周波数に応じて変化させられる。このことを前提に、異なる信号周波数に対するアンテナの重みベクトルが計算され、各信号周波数に対するアンテナの間隔ゲインを等化するように、すなわち処理後のブロードバンド信号の歪みを排除するように、計算された重みベクトルにより入力信号が重み付けされる。
【００１０】
本発明の別の１つの目的は、アレイアンテナを有する移動端末内での使用のため、一定のビーム幅を有するビーム整形方法および装置を提供することである。このＲｘ（受信）方法および装置を用いれば、アンテナ要素は、信号の送受信時に生成される差異（ｏｄｄｓ）を効果的に低減させることができ、したがって通信品質を劇的に改善することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の本発明の目的を達成するため、ブロードバンドアンテナに基づくビーム整形方法であって、アンテナの入力信号の周波数を測定する工程と、測定された周波数に応じて、アンテナアレイの要素間の有効アンテナ開口を特定する工程と、特定された有効アンテナ開口とアンテナアレイの送信関数とに応じて、信号に対する各アンテナ要素の重みベクトルを計算する工程と、入力信号を、信号に対する各アンテナ要素の重みベクトルと掛け合わせ、合成し、ビーム信号を出力する工程とを含む方法を提案する。
【００１２】
また、上記の本発明の目的を達成するため、ブロードバンドアンテナに基づくビーム整形方法であって、入力信号を対応の重みベクトルと掛け合わせる上記の工程が、入力信号に対して一連の遅延操作を実行する工程と、遅延させられた各信号を対応の重みベクトルと掛け合わせ、遅延させられ重み付けされた各信号を合成する工程とをさらに含む方法を提案する。
【００１３】
さらに、上記の本発明の目的を達成するため、ブロードバンドアンテナに基づくビーム整形方法であって、入力信号の周波数を測定する前に、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）を実行して、入力信号を周波数領域内の信号に変換する工程と、各要素により重み付けされた信号を合成した後に、ＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）を実行して、合成された周波数領域内の信号を時間領域内の信号に変換する工程とをさらに含む方法を提案する。
【００１４】
また、上記の本発明の目的を達成するため、ブロードバンドアンテナに基づくビーム整形装置であって、アンテナの入力信号の周波数を測定し、測定された周波数に応じて、アンテナアレイの要素間の有効アンテナ開口を特定する有効アンテナ開口計算モジュールと、特定された有効アンテナ開口とアンテナアレイの送信関数とに応じて、入力信号に対する各アンテナ要素の重みベクトルを計算する重みベクトル計算モジュールと、入力信号を、入力信号に対する各アンテナ要素の重みベクトルと掛け合わせ、合成し、ビーム信号を出力するビーム発生モジュールとを含む装置を提案する。
【００１５】
さらに、上記の本発明の目的を達成するため、ブロードバンドアンテナに基づくビーム整形装置であって、上記のビーム発生モジュールが、各々が入力信号に対して一連の遅延操作を実行する複数の遅延器の群と、各々が遅延させられた各信号を対応の重みベクトルと掛け合わせる複数の重みベクトル調整モジュールの群と、重み付けされた各信号を合成し、合成された信号を出力するビーム合成モジュールとをさらに含む装置を提案する。
【００１６】
また、上記の本発明の目的を達成するため、ブロードバンドアンテナに基づくビーム整形装置であって、変換され周波数領域内とされた信号を有効アンテナ開口計算モジュールに供給するため、アンテナの入力信号に対してＦＦＴ（高速フーリエ変換）を実行する時間／周波数変換モジュールと、時間領域内のビーム信号を得るため、ビーム発生モジュールから出力された周波数領域内の信号に対してＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）を実行する周波数／時間変換モジュールとをさらに含む装置を提案する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
式（１）に示されているように、アンテナの幾何学的開口ｄを変えることによって、異なる幅を有するアンテナビームを得ることができる。すなわち、異なる周波数ｆを有する信号に対しては、電力半値ビーム幅θ０．５を保つように幾何学的開口ｄを変えることによって、一定の幅を有するビームを得ることができる。
【００１８】
本発明で提案するビーム整形方法は、上記の原理に基づいている。アンテナは、異なる信号周波数に対する有効開口を変えることによって、異なる信号周波数に対して一定の幅を有するビームを形作ることができる。このことを前提に、異なる信号周波数に対するアンテナアレイの重みベクトルが計算され、各信号周波数に対するアンテナの間隔ゲインを等化できるように、計算された重みベクトルにより入力信号が重み付けされる。
【００１９】
以下、連続的なアンテナアレイを例にとり、ビーム整形方法の手順を詳細に説明する。
【００２０】
まず第１に、アンテナ要素に入力される信号の周波数が、当初の周波数ｆ０から周波数ｆｊへと変わるときには、連続的なアンテナアレイは、有効開口がｄ＝λ０／２からｄ’＝λｊ／２へと変わるように保障し、それによりそれら２つの周波数に対してアンテナビームの幅を一定に保つように、そのアンテナ要素において再サンプリングされるべきである。図２は、間隔の再サンプリングを図解した概略図である。ここで、ｄは当初の周波数ｆ０に対応する要素２の有効開口であり、ｄ’は周波数ｆｊに対応する再サンプリングされた要素２’の有効開口である。
【００２１】
第２に、離散的なアンテナアレイをデジタルフィルタと捉えることができるのとちょうど同じように、連続的なアンテナアレイは、アナログフィルタと捉えることができる。その送信関数は、式
【数２】
2006522538.tif 000004
により表される。ここで、ｗ０（ｉ）は当初の周波数ｆ０に対応する重み値であり、λｊは周波数ｆｊに対応する波長であり、ｘは最初のアンテナ要素（参照点）までの距離である。この送信関数に示されているように、入力信号に対する各アンテナ要素の作用は、当初の周波数ｆ０に対応する重みベクトルｗ０（ｉ）、最初のアンテナアレイ要素までの距離ｘ、および入力信号の波長と関連する。
【００２２】
第３に、周波数ｆｊに対応する各アンテナ要素の重みベクトルが、新たなアンテナ要素２’の有効開口と、連続的なアンテナアレイの送信関数とに応じて計算される。この重みベクトルの計算は、
【数３】
2006522538.tif 000005
で与えられる。
【００２３】
最後に、入力信号が、上記のようにして計算された重みベクトルと掛け合わされ、それらが合成器を介して合成され出力されて、一定幅を有するビームが生成される。
【００２４】
図３は、ブロードバンドアンテナに基づくビーム整形装置であって、アンテナの入力信号Ｘ（ｔ）の周波数を測定し、その測定された周波数に基づいて要素間の有効アンテナ開口を特定する有効アンテナ開口計算モジュール１０と、特定された有効アンテナ開口とアンテナアレイの送信関数とに応じて、信号に対する各アンテナ要素の重みベクトルを計算する重みベクトル計算モジュール２０と、入力信号Ｘ（ｔ）を上記の各アンテナ要素の重みベクトルと掛け合わせ、それらを合成し、ビーム信号Ｙ（ｔ）を出力するビーム発生モジュール３０とを含む、ビーム整形装置を示したブロック図である。
【００２５】
上記の有効アンテナ開口計算モジュール１０、重みベクトル計算モジュール２０、およびビーム発生モジュール３０は、ソフトウェアまたはハードウェアのいずれでも実装可能である。
【００２６】
以下、上記のビーム整形方法および装置が、ブロードバンドアンテナに基づき、どのようにして時間領域内および周波数領域内で適用されるのかを、信号の受信および送信を例にとりながら、１つずつ説明する。
【００２７】
図４は、ブロードバンドアンテナに基づき、時間領域内で実装されるＴｘビーム整形装置であって、有効アンテナ開口計算モジュール１０と、重みベクトル計算モジュール２０と、ビーム発生モジュール３０とを含むＴｘビーム整形装置を示している。
【００２８】
図４に示されているように、まず、有効アンテナ開口計算モジュール１０が、送信されるべき時間領域内の各信号の周波数を測定し、その測定された周波数に応じて、アンテナアレイの要素間の有効アンテナ開口をｄ＝λｊ／２として特定する。続いて、重みベクトル計算モジュール２０が、特定された有効アンテナ開口に応じて、信号に対する各アンテナ要素の重みベクトルを計算する。最後に、ビーム発生モジュール３０が、時間領域内の各信号を計算された重みベクトルと掛け合わせて、それらを合成し、一定幅を有するマルチビーム信号（Ｙ１・・・Ｙｍ・・・ＹＭ）を出力する。
【００２９】
図５は、ブロードバンドアンテナに基づき、周波数領域内で実装されるＴｘビーム整形装置であって、有効アンテナ開口計算モジュール１０と、重みベクトル計算モジュール２０と、ビーム発生モジュール３０と、ＦＦＴモジュール４０と、ＩＦＦＴモジュール５０とを含むＴｘビーム整形装置を示している。
【００３０】
図５に示されているように、まず、ＦＦＴモジュール４０が、送信されるべき時間領域内の各信号を、周波数領域内の信号に変換する。続いて、有効アンテナ開口計算モジュール１０が、変換された周波数領域内の各信号の周波数を測定し、その測定された周波数に応じて、アンテナアレイの要素間の有効アンテナ開口をｄ＝λｊ／２として特定する。重みベクトル計算モジュール２０は、特定された有効アンテナ開口に応じて、各アンテナ要素の重みベクトルを計算する。その後、ビーム発生モジュール３０が、周波数領域内の各信号を計算された重みベクトルと掛け合わせて、一定幅を有する周波数領域内のマルチチャネルビーム信号を出力する。最後に、ＩＦＦＴモジュール５０が、ビーム信号の各チャネルを、時間領域内の信号（Ｙ１・・・Ｙｍ・・・ＹＭ）に変換する。
【００３１】
図６は、ブロードバンドアンテナに基づき、時間領域内で実装されるＲｘビーム整形装置であって、有効アンテナ開口計算モジュール１０と、重みベクトル計算モジュール２０と、ビーム発生モジュール３０とを含むＲｘビーム整形装置を示している。ビーム発生モジュール３０は、複数の遅延器６０の群と、複数の重み調整モジュール７０の群と、ビーム合成モジュール８０とから構成されている。
【００３２】
図６に示すように、有効アンテナ開口計算モジュール１０は、各アンテナ要素によって受信された時間領域内の信号（Ｘ１・・・Ｘｍ・・・ＸＭ）の周波数を測定し、その測定された周波数に応じて、アンテナアレイの要素間の有効アンテナ開口をｄ＝λｊ／２として特定する。続いて、重みベクトル計算モジュール２０が、特定された有効アンテナ開口に応じて、各アンテナ要素の重みベクトルを計算する。複数の遅延器６０の群は、受信された時間領域内の各信号に対して、一連の遅延操作を実行する。複数の重み調整モジュール７０の群は、重みベクトル計算モジュール２０が計算した対応の重みベクトルを用いて、遅延させられた時間領域内の各信号に重み付けを施す。最後に、ビーム合成モジュール８０が、重み付けされた時間領域内の各信号を合成し、一定幅を有する合成されたビーム信号を出力する。
【００３３】
以下、この装置がどのように動作するかを詳細に説明する。
【００３４】
１．有効アンテナ開口および重みベクトルの計算
まず、有効アンテナ開口計算モジュール１０が、入力ベースバンド信号の周波数を測定し、その測定された周波数に応じて、アンテナアレイの要素間の有効アンテナ開口をｄ＝λｊ／２として特定する。続いて、重みベクトル計算モジュール２０が、特定された有効アンテナ開口に応じて、重みベクトルを計算する。具体的には、重みベクトルは以下のように計算される。
（１）ブロードバンド信号が既知の波形である場合、スペクトル範囲もまた既知であり、ベースアレイの１つの要素におけるそのパルス応答はｈ’（ｎ）である。ブロードバンド信号が既知でない場合、ベースアレイの１つの要素におけるそのパルス応答ｈ’（ｎ）は、ＦＦＴおよび時間／周波数分析を用いてそのスペクトル範囲を推定することにより決定される。
（２）各要素の受信ブロードバンド信号により生じる差異（ｏｄｄｓ）が排除されれば、重み係数ｈｍｎ（またはｈｍ（ｎ）と表記される）は、式
【数４】
2006522538.tif 000006
を満たす。ここで、チャネル効果は考慮されておらず、記号
2006522538.tif 000007
は時間領域内における畳込み演算を示す。
（３）式（４）を用いて重み係数を計算し、ｈ●ｎ＝ｈｍｎ（ｍ＝１，・・・，Ｍ）を得る。ここで、ｈ●ｎは、時間領域内における１つの要素の重み係数を示し、これは有効アンテナ開口に関連する。
（４）チェビシェフ（Ｃｈｅｂｙｓｈｅｖ）またはバターワース（Ｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈ）のような重み付けによってスケジューリングされたビーム形状を得るために、重み係数ｈｍ●を決定する。ここで、ｈｍ●は、同一時刻におけるすべての要素の重み係数を示す。
（５）ｈｍ●およびｈ●ｎを用いて、式
【数５】
2006522538.tif 000008
により、重み係数ｈｍｎを決定する。
（６）生成された各重み係数ｈｍｎを、重み調整モジュール７０の群の各々に供給する。
【００３５】
２．重み付け
図６に示されているように、入力信号は、τｍ＝（ｍ−１）・ｄ／ｃ・ｓｉｎ（α０）だけ遅延させられる。ここで、τｍは、典型的な視野角がα０であるビームを整形するための、参照点に対する相対的な遅延であり、ＴＳは遅延ユニットである。一連の遅延操作が実行された各信号は、二次元の時間−空間処理済マルチビーム信号を得るために、重みベクトル計算モジュール２０により供給された各重み係数と掛け合わされる。
【００３６】
３．合成
重み付けされた信号の各チャネルは、一定のビーム幅を有する単一チャネルデジタル信号を得るため、ビーム合成モジュール８０内において合成される。
【００３７】
図７は、ブロードバンドアンテナに基づき、周波数領域内で実装されるＲｘビーム整形装置を示した図である。ここで、ｘｍ（ｔ）は時間領域内の入力信号のｍ番目のチャネルであり、ＸＢｋ（ｆ）は方位角αｋを有する周波数領域内のｋ番目のビームの出力であり、ｘＢｋ（ｔ）は時間領域内の最終的な出力であり、Ｋは整形されるビームの数であり、Ｂｍｋ（ｆｊ）は変換行列である。これは、式
【数６】
2006522538.tif 000009
により表される。ここで、Ｗｊ＝［ｗｊ１，ｗｊ２，・・・，ｗｊｋ，・・・，ｗｊＫ］であり、ｗｊｋはｋ番目のビームの重みベクトルである。式（３）を用いた計算により、ｗｊｋは式
【数７】
2006522538.tif 000010
のように表すことができる。
【００３８】
図７に示されているように、まず第１に、時間領域内の入力信号ｘｍ（ｔ）が、周波数領域内の信号にＦＦＴ変換される。第２に、有効アンテナ開口計算モジュール１０が、その周波数領域内の信号の周波数を測定し、その測定された周波数に応じて、アンテナアレイの要素間の有効アンテナ開口を、ｄ＝λｊ／２として特定する。第３に、重みベクトル計算モジュール２０が、特定された有効アンテナ開口とアンテナアレイの送信関数とに応じて、信号に対する各アンテナ要素の重みベクトルを計算し、計算された重み係数を各チャネルの変換行列に与える。第４に、周波数領域内の信号の各チャネルが、対応するチャネルの変換行列を用いて重み付けされ、複数の信号合成器により合成されて、周波数領域内のマルチビーム信号が生成される。最後に、周波数領域内のビーム信号が、ＩＦＦＴを通じて、時間領域内のビーム信号に変換される。
【００３９】
本発明の有利な成果
上記で説明したとおり、アンテナ要素に入力される信号の周波数が当初の周波数ｆ０から周波数ｆｊへと変わるときは、アンテナアレイは、有効開口がｄ＝λ０／２からｄ’＝λｊ／２へと変わるように保障し、それによりそれら２つの周波数に対してアンテナビームの幅を一定に保つように、そのアンテナ要素において再サンプリングされるべきである。周波数ｆｊに対応する重みベクトルは、新たなアンテナアレイの有効アンテナ開口と、連続的なアンテナアレイの送信関数とに応じて、計算することができる。入力信号を重みベクトルと掛け合わせることによって、一定幅を有するビームの出力を得ることができ、したがって処理後のブロードバンド信号の歪みが排除される。
【００４０】
さらに、一定幅を有するビーム整形のための上記の方法および装置は、一連の遅延操作が実行された入力信号の個別の重み付けと、単一チャネルデジタル信号を得るための二次元の時間−空間処理済信号の合成とを通じて、アレイアンテナを有する移動端末に適用される。信号を送受信する際にアンテナアレイ要素によって生成される歪みを、効果的に低減させることができ、したがって通信品質を劇的に改善することができる。
【００４１】
ここで、当業者においては、本発明で提案されるビーム整形方法および装置は、ブロードバンド無線送受信システム、次世代（３Ｇおよび４Ｇ）通信システムの基地局ならびに移動端末、およびアレイアンテナならびにブロードバンドアンテナにおいて使用されるチップセットならびに構成要素に適用可能である点を理解されたい。
【００４２】
さらに、当業者においては、本発明で提案されるビーム整形方法および装置は、特許請求の範囲により規定される本発明の精神および範囲から逸脱することなく、相当の変更が可能である点も理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】既存の離散的な直線アンテナアレイを示した概略図
【図２】本発明に従う間隔の再サンプリングを図解した概略図
【図３】本発明に従う、ブロードバンドアンテナに基づくビーム整形モジュールを示したブロック図
【図４】本発明に従う、ブロードバンドアンテナに基づき、時間領域内で実装されるＴｘビーム整形装置を示したブロック図
【図５】本発明に従う、ブロードバンドアンテナに基づき、周波数領域内で実装されるＴｘビーム整形装置を示したブロック図
【図６】本発明に従う、ブロードバンドアンテナに基づき、時間領域内で実装されるＲｘビーム整形装置を示したブロック図
【図７】本発明に従う、ブロードバンドアンテナに基づき、周波数領域内で実装されるＲｘビーム整形装置を示したブロック図
【図１】
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【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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【国際調査報告】
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