(57)【要約】方法は、第１の局に関連するアンテナ・システムから少なくとも２つの空間−時間符号化信号を受信する段階と、受信された空間−時間符号化信号に基づいて複合チャネル状態情報を得る段階と、複合チャネル状態情報を第１の局に送信する段階とを含む。他の態様では、方法は、マルチビーム・アンテナ・アレイのそれぞれのビームで少なくとも２つの空間−時間符号化信号を送信する段階と、各空間−時間符号化信号ごとのチャネル・インパルス応答を第２の局で測定する段階と、選択された１組の最も減衰の弱い信号を示す信号を第２の局から第１の局に送信する段階とを含む。マルチビーム・アンテナ・アレイは、第１の局に関連する。ビームは、各空間−時間符号化信号に埋め込まれた署名符号を送信し、署名符号は、第２の局が各空間−時間符号化信号に対応するチャネル・インパルス応答を分離し測定できるように直交している。空間−時間符号化信号には、選択された１組の最も減衰の弱い信号および残りの１組の最も減衰の激しい信号が含まれる。他の態様では、方法は、空間−時間エンコーダによって生成された対応する少なくとも２つの空間−時間符号化信号を送信するために、第１の局に関連するマルチビーム・アンテナ・アレイによって形成された複数のビームのうちの少なくとも２つのビームを選択する段階と、各ビームで受信された少なくとも２つの空間−時間符号化信号のそれぞれに関連する時間遅延を求める段階と、各可変遅延線がマルチビーム・アンテナ・アレイと空間−時間エンコーダとの間に結合された可変遅延線に、各ビームに対応する時間遅延を設定する段階とを含む。
2004502376.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の局に関連するアンテナ・システムから少なくとも２つの空間−時間符号化信号を受信する段階と、
受信された空間−時間符号化信号に基づいて複合チャネル状態情報を得る段階と、
複合チャネル状態情報を第１の局に送信する段階とを含む方法。
【請求項２】
複合チャネル状態情報を複数のチャネル状態情報セグメントに区分する段階をさらに含み、複合チャネル状態情報を送信する段階が、複数のチャネル状態情報セグメントを系列として送信する段階を含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
チャネル状態情報を区分する段階が、
動作モードに従って位相情報に割り当てられる位相ビットの数を求める段階と、
位相ビットの数に適合するように補正位相角を丸め切り捨てる段階と、
動作モードに従って振幅情報に割り当てられる振幅ビットの数を求める段階と、
振幅ビットの数に従って補正振幅を丸め切り捨てる段階とを含む、請求項２記載の方法。
【請求項４】
複数のチャネル状態情報セグメントを送信する段階が、補正振幅最上位ビットを送信するよりも前に補正位相角最上位ビットを送信する段階を含む、請求項２記載の方法。
【請求項５】
複数のチャネル状態情報セグメントを送信する段階が、補正位相角最下位ビットを送信するよりも前に補正位相角最上位ビットを送信する段階を含む、請求項２記載の方法。
【請求項６】
複数のチャネル状態情報セグメントを受信する段階と、
受信された複数のチャネル状態情報セグメントから複合チャネル状態情報を再構成する段階と、
再構成された複合チャネル状態情報に基づいて、それぞれ第１および第２のアンテナに送られる第１および第２の供給信号に重み付けする段階とをさらに含む、請求項２記載の方法。
【請求項７】
送信段階が、チャネル・コヒーレンシ時間に基づく期間にわたって複数のチャネル状態情報セグメントを順次送信することを含む、請求項２記載の方法。
【請求項８】
アンテナ・システムがマルチビーム・アンテナ・アレイを含み、
受信段階が、マルチビーム・アンテナ・アレイのそれぞれ第１および第２のビームから第１および第２の空間−時間符号化信号を受信し、
複合チャネル状態情報を得る段階が、受信された第１および第２の空間−時間符号化信号に基づいて複合チャネル状態情報を得る、請求項１記載の方法。
【請求項９】
それぞれ第１および第２の角位置での第１および第２のピークを定める、第２の局からの信号の角パワー・スペクトルを第１の局によって求める段階と、
第１および第２のビームがそれぞれ第１および第２の角位置の方を向くように、それぞれ第１および第２のビームで第１および第２の空間−時間符号化信号を送信する段階とをさらに含む、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
アンテナ・システムが、マルチビーム・アンテナ・アレイを含み、
少なくとも２つの空間−時間符号化信号の各信号に符号化され、第２の局が各空間−時間符号化信号に対応するチャネル・インパルス応答を分離し測定できるように実質的に直交する署名符号と共に、少なくとも２つの空間−時間符号化信号をマルチビーム・アンテナ・アレイのそれぞれのビームで送信する段階と、
選択された１組の最も減衰の弱い信号および残りの１組の最も減衰の激しい信号を含む空間−時間符号化信号の各空間−時間符号化信号のチャネル・インパルス応答を第２の局で測定する段階と、
選択された１組の最も減衰の弱い信号を示す信号を第２の局から第１の局に送信する段階とをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
アンテナ・システムが、第１および第２の直交偏向されたアンテナと少なくとも１波長だけ空間的に分離された第１および第２のアンテナとの一方である第１および第２のダイバーシチ・アンテナを含み、
受信段階が、それぞれ第１および第２のダイバーシチ・アンテナから第１および第２の空間−時間符号化信号を受信し、
複合チャネル状態情報を得る段階が、受信された第１および第２の空間−時間符号化信号に基づいて複合チャネル状態情報を得る、請求項１記載の方法。
【請求項１２】
アンテナ・システムが、互いに少なくとも１波長だけ空間的に分離された複数のダイバーシチ・アンテナを含み、
各空間−時間符号化信号に埋め込まれ、第２の局が各空間−時間符号化信号に対応するチャネル・インパルス応答を分離し測定できるように実質的に直交する署名符号と共に、少なくとも２つの空間−時間符号化信号を複数のダイバーシチ・アンテナのそれぞれのアンテナで送信する段階と、
選択された１組の最も減衰の弱い信号および残りの１組の最も減衰の激しい信号を含む空間−時間符号化信号の各空間−時間符号化信号のチャネル・インパルス応答を第２の局で測定する段階と、
選択された１組の最も減衰の弱い信号を示す信号を第２の局から第１の局に送信する段階とをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項１３】
アンテナ・システムが第１および第２ののダイバーシチ・アンテナを含み、第１のダイバーシチ・アンテナが、第２のダイバーシチ・アンテナに対して直交偏向されており、
それぞれ第１および第２の空間−時間符号化信号に埋め込まれ、第２の局が第１および第２の空間−時間符号化信号のそれぞれに対応するチャネル・インパルス応答を分離し測定できるように実質的に直交する第１および第２の署名符号と共に、第１および第２の空間−時間符号化信号をそれぞれ第１および第２のダイバーシチ・アンテナで送信する段階と、
最も減衰の弱い信号および最も減衰の激しい信号を含む第１および第２の空間−時間符号化信号の各空間−時間符号化信号のチャネル・インパルス応答を第２の局で測定する段階と、
最も減衰の弱い信号を示す信号を第２の局から第１の局に送信する段階とをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項１４】
それぞれ第１および第２の空間−時間符号化信号に埋め込まれ、第２の局が複合信号を第１および第２の空間−時間符号化信号に分離できるように実質的に直交する第１および第２の署名符号と共に、第１および第２の空間−時間符号化信号を送信する段階をさらに含み、受信段階が、第２の局において、第１および第２の空間−時間符号化信号を複合信号として受信する、請求項１記載の方法。
【請求項１５】
複合チャネル状態情報が、各重みが振幅情報および位相角情報を含む少なくとも１つの重みを含む、請求項１記載の方法。
【請求項１６】
複合チャネル状態情報を得る段階が、第２の局において第１および第２の空間−時間符号化信号が建設的に補強するように、第１のアンテナから送信された第１の空間−時間符号化信号の第１の位相を第２のアンテナから送信された第２の空間−時間符号化信号の第２の位相に対して調整するための補正位相角を求めることを含む、請求項１記載の方法。
【請求項１７】
補正位相角を求める段階が、
第１の位相によって定められる第１の位相角を測定する段階と、
第２の位相によって定められる第２の位相角を測定する段階と、
第２の位相角と第１の位相角との差として定義される補正位相角を求める段階とを含む、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
各空間−時間符号化信号に埋め込まれ、第２の局が各空間−時間符号化信号に対応するチャネル・インパルス応答を分離し測定できるように直交する署名符号を送信する、第１の局に関連するマルチビーム・アンテナ・アレイのそれぞれのビームで、少なくとも２つの空間−時間符号化信号を送信する段階と、
選択された１組の最も減衰の弱い信号および残りの１組の最も減衰の激しい信号を含む空間−時間符号化信号の各空間−時間符号化信号のチャネル・インパルス応答を第２の局で測定する段階と、
選択された１組の最も減衰の弱い信号を示す信号を第２の局から第１の局に送信する段階とを含む方法。
【請求項１９】
第２の局から受信された信号に基づいて、第１の局から送信される少なくとも２つのビームを選択する段階と、
選択された少なくとも２つのビームで少なくとも２つの空間−時間符号化信号を送信する段階と、
受信された空間−時間符号化信号に基づいて複合チャネル状態情報を得る段階と、
複合チャネル状態情報を第１の局に送信する段階とをさらに含む、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
空間−時間エンコーダによって生成された対応する少なくとも２つの空間−時間符号化信号を送信するために、第１の局に関連するマルチビーム・アンテナ・アレイによって形成された複数のビームのうちの少なくとも２つのビームを選択する段階と、
各ビームで受信された少なくとも２つの空間−時間符号化信号のそれぞれに関連する時間遅延を求める段階と、
各々がマルチビーム・アンテナ・アレイと空間−時間エンコーダとの間に結合された可変遅延線に、各ビームに対応する時間遅延を設定する段階とを含む方法。
【請求項２１】
第２の局からのアップ・リンク信号に基づいてチャネル応答を測定する段階をさらに含む、請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
測定段階が、マルチビーム・アンテナ・アレイの対応する複数のビームでアップ・リンク信号の複数の信号成分を受信する段階を含み、
選択段階が、受信された複数の信号成分に基づいて少なくとも２つのビームを選択する段階を含み、
時間遅延を求める段階が、受信された複数の信号成分のそれぞれに対する遅延拡散を求め、求められた遅延拡散を、それぞれの可変遅延線に設定すべき時間遅延として各ビームに割り当てる段階を含む、請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
基準空間−時間符号化信号および少なくとも１つの残りの空間−時間符号化信号を形成するように、少なくとも２つの空間−時間符号化信号の各信号を、少なくとも２つの空間−時間符号化信号に符号化された他の各署名符号と互いに直交する署名符号で符号化し、その場合に、設定段階が、少なくとも１つの遅延空間−時間符号化信号を形成するように少なくとも１つの残りの空間−時間符号化信号の各信号をそれぞれの可変遅延線で遅延させることを含む段階と、
基準空間−時間符号化信号および少なくとも１つの遅延空間−時間符号化信号を少なくとも２つのビームのそれぞれのビームで送信する段階とをさらに含む、請求項２０記載の方法。
【請求項２４】
基準空間−時間符号化信号および少なくとも１つの遅延空間−時間符号化信号をマルチビーム・アンテナ・アレイから受信する段階と、
受信された基準空間−時間符号化信号および受信された少なくとも１つの遅延空間−時間符号化信号に基づいて複合チャネル状態情報を得る段階と、
複合チャネル状態情報を第１の局に送信する段階とをさらに含む、請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
複合チャネル状態情報を複数のチャネル状態情報セグメントに区分する段階をさらに含み、複合チャネル状態情報を送信する段階が、複数のチャネル状態情報セグメントを系列として送信することを含む、請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
遠隔局を含むシステムであって、遠隔局が、
少なくとも２つの空間−時間符号化信号をアンテナ・システムから受信する受信機と、
受信された空間−時間符号化信号から複合チャネル状態情報を得るプロセッサと、
複合チャネル状態情報を基地局に送信する送信機とを含むシステム。
【請求項２７】
プロセッサが、複合チャネル状態情報を複数のチャネル状態情報セグメントに区分するプロセッサ・モジュールを含み、
送信機が、複合チャネル状態情報をチャネル状態情報セグメントの系列として送信する回路を含む、請求項２６記載のシステム。
【請求項２８】
チャネル状態情報を区分するプロセッサ・モジュールが、
動作モードに従って位相情報に割り当てられる位相ビットの数を求める論理と、
位相ビットの数に適合するように補正位相角を丸め切り捨てる論理と、
動作モードに従って振幅情報に割り当てられる振幅ビットの数を求める論理と、
振幅ビットの数に従って補正振幅を丸め切り捨てる論理とを含む、請求項２７記載のシステム。
【請求項２９】
送信機の送信回路が、補正振幅最上位ビットを送信するよりも前に補正位相角最上位ビットを送信する、請求項２７記載のシステム。
【請求項３０】
送信機の送信回路が、補正位相角最下位ビットを送信するよりも前に補正位相角最上位ビットを送信する、請求項２７記載のシステム。
【請求項３１】
基地局をさらに含み、
基地局が、複数のチャネル状態情報セグメントを受信する受信機を含み、
基地局が、受信された複数のチャネル状態情報セグメントから複合チャネル状態情報を再構成するプロセッサをさらに含み、
基地局のプロセッサが、再構成された複合チャネル状態情報に基づいて、それぞれ第１および第２のアンテナに送られる第１および第２の供給信号に重み付けする回路を含む、請求項２７記載のシステム。
【請求項３２】
送信機の送信回路が、チャネル・コヒーレンシ時間に基づく期間にわたって複数のチャネル状態情報セグメントを順次送信する、請求項２７記載のシステム。
【請求項３３】
アンテナ・システムがマルチビーム・アンテナ・アレイを含み、
受信機が、マルチビーム・アンテナ・アレイのそれぞれ第１および第２のビームから第１および第２の空間−時間符号化信号を受信し、
プロセッサが、受信された第１および第２の空間−時間符号化信号に基づいて複合チャネル状態情報を得る、請求項２６記載のシステム。
【請求項３４】
基地局をさらに含み、基地局が、
マルチビーム・アンテナ・アレイと、
それぞれ第１および第２の角位置での第１および第２のピークを定める、遠隔局から送信される信号の角パワー・スペクトルを求める回路と、
第１および第２のビームがそれぞれ第１および第２の角位置の方を向くように、マルチビーム・アンテナ・アレイのそれぞれ第１および第２のビームで第１および第２の空間−時間符号化信号を送信する回路とを含む、請求項３３記載のシステム。
【請求項３５】
基地局をさらに含み、
基地局が、マルチビーム・アンテナ・アレイであるアンテナ・システムを含み、
基地局が、少なくとも２つの空間−時間符号化信号の各信号に符号化され、遠隔局が各空間−時間符号化信号に対応するチャネル・インパルス応答を分離し測定できるように実質的に直交する署名符号と共に、少なくとも２つの空間−時間符号化信号をマルチビーム・アンテナ・アレイのそれぞれのビームで送信する回路を含み、
遠隔局が、選択された１組の最も減衰の弱い信号および残りの１組の最も減衰の激しい信号を含む空間−時間符号化信号の各空間−時間符号化信号のチャネル・インパルス応答を遠隔局で測定する回路を含み、
遠隔局の送信機が、選択された１組の最も減衰の弱い信号を示す信号を遠隔局から基地局に送信する、請求項２６記載のシステム。
【請求項３６】
基地局をさらに含み、
基地局がアンテナ・システムを含み、アンテナ・システムが、第１および第２の直交偏向されたアンテナと少なくとも１波長だけ空間的に分離された第１および第２のアンテナとの一方である第１および第２のダイバーシチ・アンテナを含み、
受信機が、それぞれ第１および第２のダイバーシチ・アンテナから第１および第２の空間−時間符号化信号を受信し、
プロセッサが、受信された第１および第２の空間−時間符号化信号に基づいて複合チャネル状態情報を得る、請求項２６記載のシステム。
【請求項３７】
基地局をさらに含み、
基地局がアンテナ・システムを含み、アンテナ・システムが、互いに少なくとも１波長だけ空間的に分離された複数のダイバーシチ・アンテナを含み、
基地局が、各空間−時間符号化信号に埋め込まれ、遠隔局が各空間−時間符号化信号に対応するチャネル・インパルス応答を分離し測定できるように実質的に直交する署名符号と共に、少なくとも２つの空間−時間符号化信号を複数のダイバーシチ・アンテナのそれぞれのアンテナで送信する回路をさらに含み、
遠隔局が、選択された１組の最も減衰の弱い信号および残りの１組の最も減衰の激しい信号を含む空間−時間符号化信号の各空間−時間符号化信号のチャネル・インパルス応答を遠隔局で測定する回路を含み、
遠隔局の送信機が、選択された１組の最も減衰の弱い信号を示す信号を遠隔局から基地局に送信する回路を含む、請求項２６記載のシステム。
【請求項３８】
基地局をさらに含み、
基地局がアンテナ・システムを含み、アンテナ・システムが第１および第２のダイバーシチ・アンテナを含み、第１のダイバーシチ・アンテナが、第２のダイバーシチ・アンテナに対して直交偏向されており、
基地局が、それぞれ第１および第２の空間−時間符号化信号に埋め込まれ、遠隔局が第１および第２の空間−時間符号化信号のそれぞれに対応するチャネル・インパルス応答を分離し測定できるように実質的に直交する第１および第２の署名符号と共に、第１および第２の空間−時間符号化信号をそれぞれ第１および第２のダイバーシチ・アンテナで送信する回路をさらに含み、
遠隔局が、最も減衰の弱い信号および最も減衰の激しい信号を含む第１および第２の空間−時間符号化信号の各空間−時間符号化信号のチャネル・インパルス応答を遠隔局で測定する回路を含み、
遠隔局の送信機が、最も減衰の弱い信号を示す信号を遠隔局から基地局に送信する回路を含む、請求項２６記載のシステム。
【請求項３９】
基地局をさらに含み、
基地局が、アンテナ・システムおよびアンテナ・システムに結合された送信機を含み、基地局の送信機が、それぞれ第１および第２の空間−時間符号化信号に埋め込まれ、遠隔局が複合信号を第１および第２の空間−時間符号化信号に分離できるように実質的に直交する第１および第２の署名符号と共に、第１および第２の空間−時間符号化信号をアンテナ・システムを通して送信し、
遠隔局の受信機が、第１および第２の空間−時間符号化信号を複合信号として受信する回路を含む、請求項２６記載のシステム。
【請求項４０】
複合チャネル状態情報が、各重みが位相角情報を含む少なくとも１つの重みを含む、請求項２６記載のシステム。
【請求項４１】
アンテナ・システムが第１および第２のアンテナを含み、
複合チャネル状態情報を得るプロセッサが、遠隔局において第１および第２の空間−時間符号化信号が建設的に補強するように、第１のアンテナから送信された第１の空間−時間符号化信号の第１の位相を第２のアンテナから送信された第２の空間−時間符号化信号の第２の位相に対して調整するための補正位相角を求める回路を含む、請求項２６記載のシステム。
【請求項４２】
補正位相角を求める回路が、
第１の位相によって定められる第１の位相角を測定する論理と、
第２の位相によって定められる第２の位相角を測定する論理と、
第２の位相角と第１の位相角との差として定義される補正位相角を求める論理とを含む、請求項４１記載のシステム。
【請求項４３】
基地局および遠隔局を含むシステムであって、
基地局が、マルチビーム・アンテナ・アレイと、各空間−時間符号化信号に埋め込まれ、遠隔局が各空間−時間符号化信号に対応するチャネル・インパルス応答を分離し測定できるように実質的に直交する署名符号を送信する、マルチビーム・アンテナ・アレイのそれぞれのビームで、少なくとも２つの空間−時間符号化信号を送信する送信機とを含み、
遠隔局が、受信機と、選択された１組の最も減衰の弱い信号および残りの１組の最も減衰の激しい信号を含む空間−時間符号化信号の各空間−時間符号化信号のチャネル・インパルス応答を測定するプロセッサとを含み、
遠隔局が、選択された１組の最も減衰の弱い信号を示す信号を遠隔局から基地局に送信する送信機をさらに含むシステム。
【請求項４４】
基地局が、遠隔局から受信された信号に基づいて、基地局から送信される少なくとも２つのビームを選択するプロセッサを含み、
基地局が、選択された少なくとも２つのビームで少なくとも２つの空間−時間符号化信号を送信する回路をさらに含み、
遠隔局のプロセッサが、受信された空間−時間符号化信号に基づいて複合チャネル状態情報を得る回路を含み、
遠隔局の送信機が、複合チャネル状態情報を基地局に送信する回路を含む、請求項４３記載のシステム。
【請求項４５】
基地局を含むシステムであって、基地局が、
マルチビーム・アンテナ・アレイと、
空間−時間エンコーダによって生成された対応する少なくとも２つの空間−時間符号化信号を送信するために、マルチビーム・アンテナ・アレイによって形成された複数のビームのうちの少なくとも２つのビームを選択する第１の回路と、
各ビームで受信された少なくとも２つの空間−時間符号化信号のそれぞれに関連する時間遅延を求める第２の回路と、
各可変遅延線がマルチビーム・アンテナ・アレイと空間−時間エンコーダとの間に結合された、少なくとも２つの可変遅延線と、
少なくとも２つのビームの各ビームに対応する時間遅延を、少なくとも２本の可変遅延線のうちの対応する遅延線に設定する第３の回路とを含むシステム。
【請求項４６】
第１の回路が、遠隔局からのアップ・リンク信号に基づいてチャネル応答を測定する論理を含む、請求項４５記載のシステム。
【請求項４７】
アップ・リンク信号が複数の信号成分を含み、各信号成分が、マルチビーム・アンテナ・アレイの複数のビームのうちの対応するビームで受信された信号成分であり、
チャネル応答を測定する論理が、アップ・リンク信号の複数の信号成分を受信する論理と、受信された複数の信号成分に基づいて少なくとも２つのビームを選択する論理とを含み、
第２の回路が、受信された複数の信号成分のそれぞれに対する遅延拡散を求める論理と、求められた遅延拡散を、それぞれの可変遅延線に設定すべき時間遅延として各ビームに割り当てる論理を含む、請求項４６記載のシステム。
【請求項４８】
基地局が空間−時間エンコーダをさらに含み、
空間−時間エンコーダが、基準空間−時間符号化信号および少なくとも１つの残りの空間−時間符号化信号を形成するように、少なくとも２つの空間−時間符号化信号の各信号を、少なくとも２つの空間−時間符号化信号に符号化された他の各署名符号と互いに直交する署名符号で符号化し、
少なくとも１本の可変遅延線が、少なくとも１つの遅延空間−時間符号化信号を形成するように少なくとも１つの残りの空間−時間符号化信号の各信号をそれぞれの可変遅延線で遅延させ、基地局が、基準空間−時間符号化信号および少なくとも１つの遅延空間−時間符号化信号を少なくとも２つのビームのそれぞれのビームで送信する、請求項４５記載のシステム。
【請求項４９】
遠隔局をさらに含み、遠隔局が、
基準空間−時間符号化信号および少なくとも１つの遅延空間−時間符号化信号をマルチビーム・アンテナ・アレイから受信する受信機と、
受信された基準空間−時間符号化信号および受信された少なくとも１つの遅延空間−時間符号化信号に基づいて複合チャネル状態情報を得るプロセッサと、
複合チャネル状態情報を基地局に送信する送信機とを含む、請求項４８記載のシステム。
【請求項５０】
プロセッサが、複合チャネル状態情報を複数のチャネル状態情報セグメントに区分するプロセッサ・モジュールを含み、
送信機が、複合チャネル状態情報を複数のチャネル状態情報セグメントの系列として送信する回路を含む、請求項４９記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
発明の分野
本発明は、携帯無線システムの基地局から遠隔局までのダウン・リンク信号送信を制御するシステムに関する。特に、本発明は、ダウン・リンク送信信号の位相および振幅を調整する閉ループ位相・振幅制御システムに関する。
【０００２】
関連技術の説明
携帯電話システムは、その信号のマルチパスすなわち反射を生じさせる環境、特に都会環境で動作させられる。図１において、基地局送信機１はその信号を直接パス３に沿って遠隔局２（多くの場合、移動局）にブロードキャストする。しかし、高いビルディング４の存在により、送信機１はまた、その信号を間接パス５に沿って遠隔局２にブロードキャストし、したがって、遠隔局２に直接パス３が到来する方向と遠隔局２に間接経路５が到来する方向の間に角拡散ＡＳを生じさせる。直接パス３と間接パス５は遠隔局２で組み合わせ直され、信号が建設的および破壊的に重畳することによって、ランダムなまたはランダムに見えるフェージング・ゾーンおよびブラックアウト・ゾーンが生じる。
【０００３】
マルチパスの効果を弱めるために、既知のシステムは、空間時間送信ダイバーシチ技術を使用している。図２において、既知の送信機は、空間時間送信ダイバーシチ・エンコーダ１０、複合マルチプライヤ１２および１４、ならびにアンテナ１６および１８を含んでいる。空間時間送信ダイバーシチ・エンコーダ１０は、入力信号ＳＩＮを処理して２つのチャネル信号ＣＨ１およびＣＨ２を得る。マルチプライヤ１２および１４は、２つのチャネル信号ＣＨ１およびＣＨ２に同じ直交化符号ＯＣを加え、２つのチャネルを、入力信号ＳＩＮに関する情報を含むチャネルとして識別する。しかし、遠隔局が２本のアンテナからの信号を個別に識別できるように、様々なアンテナ信号にそれぞれの異なる直交識別子（たとえば、パイロット系列やトレーニング系列）が付加される。多重化されたチャネル信号は、実質的にある距離（たとえば、２０波長分）だけ離れたそれぞれのアンテナ１６および１８上で送信される。間隔を置いて配置されたこのようなアンテナをダイバーシチ・アンテナと呼ぶ。マルチパス環境では、様々な伝搬路が受信アンテナで破壊的に加算されたときに激しいフェージングが起こる。ダイバーシチ・アンテナを使用すると、信号ＣＨ１と信号ＣＨ２が共に深いフェージングを起こす確率は低くなる。というのは、この２つの信号はマルチパス３や５のようなそれぞれの異なるパス上で伝搬する可能性が高いからである。ダイバーシチ・アンテナは、重なり合ったセクタを有するアンテナ・セクタに向けられる全方向性アンテナであってよい。ダイバーシチ・アンテナ同士が十分に間隔を置いて配置されているとき、これらのアンテナは、信号を非相関チャネル（すなわち、パス）で伝搬するので互いに直交するとみなすことができる。
【０００４】
入力信号ＳＩＮは２つの記号Ｓ１およびＳ２を時間連続的に搬送し、すなわち、第１の記号を０とＴとの間の記号スロットで搬送し、第２の記号をＴと２Ｔとの間の記号スロットで搬送する。図３において、例示的なエンコーダ１０は、ＱＰＳＫ変調技術を使用し、タイム・アライン・レジスタ２０、および２つの記号を保持する保持レジスタ２２を含んでいる。ベース・バンド搬送波信号ＳＢＢＣは、負のベース・バンド搬送波−ＳＢＢＣを生成するようにインバータ２４において反転される。ＱＰＳＫ変調器２６は、記号Ｓ１をベースバンド搬送波信号ＳＢＢＣ上に符号化して、変調された第１の記号を生成し、ＱＰＳＫ変調器２８は、記号Ｓ１を負のベースバンド搬送波信号−ＳＢＢＣ上に符号化して、第１の記号の変調された共役を生成する。ＱＰＳＫ変調器３０は、記号Ｓ２をベースバンド搬送波信号ＳＢＢＣ上に符号化して、変調された第２の記号を生成し、ＱＰＳＫ変調器３２は、記号Ｓ２を負のベースバンド搬送波信号−ＳＢＢＣ上に符号化して、第２の記号の変調された共役を生成する。第２の信号の変調された共役は、第２の記号の負の変調された共役を生成するようにインバータ３４において反転される。アナログ・マルチプレクサ３６は、ＣＨ１上の信号が［Ｓ１， −Ｓ２＊］になるように、第１の記号タイム・スロット（すなわち、０からＴまで、図２）の間に、変調された第１の記号を第１のチャネル信号に切り換え、第２の記号タイム・スロット（すなわち、Ｔから２Ｔまで、図２）の間に、第２の信号の負の変調された共役を第１のチャネル信号に切り換える。アナログ・マルチプレクサ３８は、ＣＨ２上の信号が［Ｓ２， Ｓ１＊］になるように、第１の記号タイム・スロット（すなわち、０からＴまで、図２）の間に、変調された第２の記号を第２のチャネル信号に切り換え、第２の記号タイム・スロット（すなわち、Ｔから２Ｔまで、図２）の間に、第１の信号の変調された共役を第２のチャネル信号に切り換える。
【０００５】
図２において、符号ＯＣは、アンテナ１６および１８から送信された２つの信号を、同一チャネル干渉を生じさせる可能性のある他の信号から分離するＣＤＭＡ拡散機能として用いられる、両方のマルチプライヤ１２、１４に加えられる１つの符号から成る。マルチプライヤ１２および１４は、第１および第２のチャネル信号を、アンテナ１６および１８を通して送信される前に多重化する。図を簡略化するために、ＲＦアップ・コンバータは図示されていない。
【０００６】
遠隔局２において、受信機は、両方のアンテナ１６および１８からの信号を単一のアンテナ上で受信し、これらの信号をダウン・コンバートし、符号ＯＣを用いてこれらの信号を逆拡散し、それぞれアンテナ１６および１８から送信されたチャネルＣＨ１およびＣＨ２の複合信号として回復する。０とＴとの間の第１の記号タイム・スロットにおいて、複合ＱＰＳＫ変調信号Ｒ１が受信され（Ｒ１ ＝ ｋ１１Ｓ１ ＋ ｋ１２Ｓ２）、Ｔと２Ｔとの間の第２の記号タイム・スロットにおいて、複合ＱＰＳＫ変調信号Ｒ２が受信される（Ｒ２ ＝ −ｋ２１Ｓ２ ＊ ＋ ｋ２２Ｓ１＊、アスタリスクは複素共役を指す）。定数ｋ１１は、第１のタイム・スロットの間の第１のアンテナ１６から遠隔局２までの伝送路定数であり、定数ｋ１２は、第１のタイム・スロットの間の第２のアンテナ１８から遠隔局２までの伝送路定数であり、定数ｋ２１は、第２のタイム・スロットの間の第１のアンテナ１６から遠隔局２までの伝送路定数であり、定数ｋ２２は、第２のタイム・スロットの間の第２のアンテナ１８から遠隔局２までの伝送路定数である。受信機は、チャネルを逆回転させてソフト記号Ｓ１’およびＳ２’を回復する。この場合、次式が成立する。
Ｓ１’ ＝ ｋ１１Ｒ１ ＋ ｋ１２Ｒ２およびＳ２’ ＝ ｋ２１Ｒ２＊ ＋ ｋ２２Ｒ１＊。
【０００７】
この時間空間エンコーダ技術では、第１および第２の記号が別々のアンテナから冗長に送信される。第１の記号は、第１の記号タイム・スロットと第２の記号タイム・スロットの両方で送信されるように符号化され、第２の記号も、第１の記号タイム・スロットと第２の記号タイム・スロットの両方で送信されるように符号化される。この記号回復技術の効果は、インターリービングも利用したときに、１記号タイム・スロットの間に現れる可能性のあるフェージング領域またはドロップ・アウト領域が、両方のタイム・スロットに現れる可能性が低くなることである。インターリービングは、互いに隣接するビットの時間的な相関を弱くするために空間−時間符号化の前に用いられる。受信された信号は、両方のタイム・スロットＲ１およびＲ２の間に受信信号から回復されるので、フェージングの効果は弱くなる。
【０００８】
しかし、従来技術では、同一チャネル干渉を最低限に抑えつつ基地局における分光効率を高めるために様々なダイバーシチ型アンテナによって送信される個々のビームについて独立にパワーおよび位相を管理することによって得られる利点を利用していない。従来技術では、同一チャネル干渉を最低限に抑えつつ基地局における分光効率を高めるために互いに独立に送られるビームの空間パワー管理を行うことによって得られる利点を利用していない。
【０００９】
発明の概要
本発明の目的は、携帯無線システムのダウン・リンク性能を向上させることである。他の目的は、フェージングおよびドロップ・アウトの望ましくない効果を最低限に抑えることである。
【００１０】
これらおよびその他の目的は、第１の局に関連するアンテナ・システムから少なくとも２つの空間−時間符号化信号を受信する段階と、受信された空間−時間符号化信号に基づいて複合チャネル状態情報を得る段階とを含む方法によって実現される。
【００１１】
これらおよびその他の目的は、方法が、マルチビーム・アンテナ・アレイのそれぞれのビームで少なくとも２つの空間−時間符号化信号を送信する段階と、第２の局で各空間−時間符号化信号ごとにチャネル・インパルス応答を測定する段階と、選択された１組の最も減衰の弱い信号を示す信号を送信する段階とを含む、他の態様によって実現される。マルチビーム・アンテナ・アレイは第１の局に関連付けされている。ビームは、各空間−時間符号化信号に埋め込まれた署名符号を送信し、署名符号同士は、第２の局が、各空間−時間符号化信号に対応するチャネル・インパルス応答を分離し測定することができるように互いに直交している。空間−時間符号化信号は、選択された１組の最も減衰の弱い信号、および残りの１組の最も減衰の激しい信号を含む。
【００１２】
これらおよびその他の目的は、方法が、空間−時間エンコーダによって生成された対応する少なくとも２つの空間−時間符号化信号の送信用に、第１の局に関連するマルチビーム・アンテナ・アレイによって形成された複数のビームのうちの少なくとも２つのビームを選択する段階と、各ビームで受信された少なくとも２つの空間−時間符号化信号のそれぞれに関連する時間遅延を求める段階と、各々が、マルチビーム・アンテナ・アレイと空間−時間エンコーダとの間に結合された可変遅延線に、各ビームに対応する時間遅延を設定する段階とを含む他の態様によって実現される。
【００１３】
本発明について、以下の説明において、以下の図を参照しながら詳しく説明する。
【００１４】
好ましい態様の詳細な説明
同一チャネル干渉を最低限に抑えつつ基地局からの送信の分光効率を高めるために、ダイバーシチ・アンテナの様々なアンテナによって送信された個々のビームについて独立にパワー管理を行う方法を開発すると共に、ビーム空間時間エンコーダ技術を開発して、到来ダイバーシチ角度を利用すると共に、互いに独立に送られるビームの空間パワー管理を利用した。ビーム空間時間技術は、２つ以上の互いに独立に送られる直交ビームを用いてパワー・ビーム幅管理および到来ダイバーシチ角度を利用することによって、既知の空間時間エンコーダ技術と異なる。垂直偏向（ビームが２つの場合）を使用し、すべてのビームに共通のＣＤＭＡ拡散スペクトル符号だけでなくＣＤＭＡシステムにおける各ビームごとの異なるパイロット符号を使用し、パイロット符号なしでＣＤＭＡシステムにおける各ビームごとの異なる拡散スペクトル符号を使用し、ＴＤＭＡシステムにおける各ビームに多重化されたそれぞれの異なるトレーニング系列（たとえば、パイロット符号）を使用することにより、受信機によって、互いに直交するビームを個別に識別することができる。当業者には、上記に記載されていない他の直交ビーム技術、または遠隔局の受信機が、個々のビームを個別に識別しそれらが運ぶ信号を回復する手段を実現することに当たる、上記の技術の様々な組合せを用いた技術があることが理解されよう。
【００１５】
様々なパワーをそれぞれの異なる直交ビームで送信するパワー管理技術は、このパワー管理制御がダイバーシチ・アンテナの重なり合ったセクタに向けられたビームまたは全方向ビームに施されるときでも同一チャネル干渉を最低限に抑えることによって、システム全体にわたって基地局での分光効率を向上させる。しかし、様々な方向に向けられる直交符号化ビームの場合、互いに独立に送られるビームの空間パワー管理によってさらなる向上が実現される。大きな角拡散を有する無線環境の比較的不十分なダウンリンク性能は、本明細書で説明するビーム空間時間エンコーダ技術を適用することによって著しく改善される。
【００１６】
図４において、改良された送信機１００の第１の態様（ダイバーシチ・アンテナのパワー管理と呼ぶ）は、既知の空間時間送信ダイバーシチ・エンコーダ１０ならびに複合マルチプライヤ１２および１４を含んでいる。改良された送信機１００は、スケーリング増幅器１０２および１０４ならびにダイバース・アンテナ１６および１８をさらに含む。ＣＤＭＡシステムにおいて、マルチプライヤ１２、１４は、遠隔局２の受信機が各ビームを個別に識別できるように様々なビームにそれぞれの異なる拡散スペクトル符号を加える。
【００１７】
マルチプライヤ１２、１４には、直交ビームを形成するために、本明細書で説明するようにＣＤＭＡシステムにおける別々の区別可能な拡散符号が加えられるが、直交ビームを形成する任意の手段によって、ダイバーシチ・アンテナからの送信（すなわち、重畳カバレージ）の個別のパワー管理、またはこのための制御可能な指向性アンテナからの送信の個別のパワー管理が可能になることが理解されよう。たとえば、マルチプライヤ１２および１４が同じ拡散符号を備えているＣＤＭＡシステムでは、別の１組のマルチプライヤ１２’および１４’（図示せず）を用いてチャネル信号にパイロット符号を加えることができる。次いで、遠隔局２の受信機が各ビームを個別に識別できるようにマルチプライヤ１２’および１４’に直交パイロット符号が与えられる。他の変形態様では、アンテナ１６および１８は、直交偏向されている（たとえば、垂直または何らかの他の基準に対して±４５°傾斜するように偏向されている）が、他の点では同じセクタをカバーする２つのビームを生成するように配置された２つの素子を有する単一の励磁機アンテナによって構成されている。このようなビームは互いに直交するが、それぞれの信号路上の送信は、補正されないフェージングを受ける。
【００１８】
スケーリング制御信号ＳＡ１およびＳＡ２は、それぞれ別のスケーリング増幅器１０２および１０４によって行われる増幅または減衰を個別に制御する。スケーリング制御信号ＳＡ１およびＳＡ２は、スケール振幅の実数成分、または移相の虚数成分、あるいはスケール振幅と移相の両方の実数成分と虚数成分の両方を有する複素信号であってよい。エンコーダ１０の出力において、あるいはマルチプライヤ１２および１４の前またはマルチプライヤ１２および１４の後で、あるいはアンテナ１６および１８内で、増幅を施すことができることが理解されよう。
【００１９】
アンテナ１６、１８はダイバーシチ・アンテナであり、重なり合ったセクタをカバーするか、または全方向性である。この第１の態様は、各ビームにおいて送信されるパワーがＳＡ１およびＳＡ２によって個別に制御されるという点で既知の空間−時間符号化システムとは異なる。
【００２０】
図５において、改良された送信機１００の第２の態様（角スペクトル・パワー管理と呼ぶ）は、既知の空間時間送信ダイバーシチ・エンコーダ１０ならびに複合マルチプライヤ１２および１４を含んでいる。改良された送信機１００は、スケーリング増幅器１０２および１０４ならびに方向制御アンテナ１０６および１０８をさらに含んでいる。図２のアンテナ１６および１８とは異なり、指向性アンテナ１０６および１０８は、直接パス３および間接パス５（図１）の方に向けられるか、あるいは角拡散ＡＳ、すなわち、角パワー・スペクトルの、本明細書で説明するしきい値を超える部分をカバーする他のある方向に向けられる。ＣＤＭＡシステムでは、マルチプライヤ１２、１４は、遠隔局２の受信機が、ダイバーシチ・アンテナを用いて、第１の態様に関して説明したように角ビームを個別に識別できるように、様々なビームにそれぞれの異なる拡散スペクトル符号を加えるか、または他の手段を使用する。スケーリング制御信号ＳＡ１およびＳＡ２は、それぞれ別々のスケーリング増幅器１０２および１０４で行われる増幅または減衰を個別に制御する。スケーリング制御信号ＳＡ１およびＳＡ２は、スケール振幅の実数成分、または移相の虚数成分、あるいはスケール振幅と移相の両方の実数成分と虚数成分の両方を有する複素信号であってよい。エンコーダ１０の出力において、あるいはマルチプライヤ１２および１４の前またはマルチプライヤ１２および１４の後で、あるいはアンテナ１０６および１０８内で、増幅を施すことができることが理解されよう。マルチプライヤ１２、１４には、直交ビームを形成するために、本明細書で説明するようにＣＤＭＡシステムにおける別々の拡散符号が加えられるが、直交ビームを形成する任意の手段によって、方向制御（すなわち、本明細書で説明するように選択される方向）アンテナからの送信の個別のパワー管理が可能になることが理解されよう。
【００２１】
第３の態様（方向ダイバーシチと呼ぶ。個別に示されてはいない）では、差分増幅が行われず、チャネルＣＨ１とチャネルＣＨ２が共に、平衡した等しい増幅を有するが、それらの信号が方向制御アンテナ１０６および１０８を通して指向的に送信されるように、図５の増幅器１０２および１０４が送信機１００から取り除かれている。
【００２２】
方向制御アンテナを実現するにはいくつかの手段がある。図６において、既知の６方向制御アンテナ６は、円形状に配置されすべて平面図で示されているコーナ・アンテナ８などの６同一サイト・コーナ・アンテナを含んでいる。各コーナ・アンテナ８は、励磁機素子としての単一の半波ダイポール１２、およびコーナ・リフレクタ１４を含んでいる。各コーナ・アンテナ８は、平面図における６０°のビーム幅を照明する。８２０ＭＨｚでの受信信号強度に基づいて基地局から遠隔局への方位角を示す角位置情報を与える６ダイバーシチ・アンテナ・システム６が示されている（Ｒｈｅｅ， Ｓａｎｇ−Ｂｉｎ著「信号強度に基づく角セクタにおける車両位置（Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｌｏｃａｔｉｏｎ Ｉｎ Ａｎｇｕｌａｒ Ｓｅｃｔｏｒｓ Ｂａｓｅｄ Ｏｎ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ）」ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． Ｖｅｈ． Ｔｅｃｈｎｏｌ．、ＶＴ−２７巻、２４４〜２５８ページ、１９７８年１１月）。このような同一サイト・アンテナは、３６０°のカバレージを３つのセクタ（１２０°アンテナ）、４つのセクタ（９０°アンテナ）、５つのセクタ（７２°アンテナ）、８つのセクタ（４５°アンテナ）、または実現可能な任意の好都合な数のセクタに分割することができる。
【００２３】
本発明の第２および第３の態様では、携帯無線送信機１（図１）に方向制御アンテナ・システムが用いられている。方向制御アンテナ・システムは、２つ以上の区別可能で個別に制御可能なビームを生成できるシステムとして定義される。このシステムは、２つ以上のビームを生成するように配置された（たとえば、垂直に対して±４５°傾斜するように偏向されているが、他の点では同じセクタをカバーする２つの識別可能なビームを生成するように配置された）２つ以上の励磁機素子を有する単一のアンテナであってよい。このシステムは、様々なセクタをカバーするビームを生成するマルチアンテナ・システムであってよい。たとえば、方向制御アンテナ・システムは、有利なことには、図６に示されているアンテナ・システムなどの６コーナ・システムであってよい。方向制御アンテナ・システムは、遠隔局２から送信された信号に基づいて遠隔局２の角位置を判定するために受信モードで用いられる。最も強い受信信号を有する２つのセクタは、直接パス３および間接パス５（図１参照）の可能性の高い到来方向と識別される。この２つのセクタを照明するアンテナとしては、本発明の第２および第３の態様の指向性アンテナ１０６および１０８（図４および図５）が選択される。あるいは、後述のように、角パワー・スペクトルの計算に基づいてそれぞれの到来方向を求めることができる。
【００２４】
図７において、既知の追尾可能なビーム・フェーズド・アレイ・アンテナ２０は、接地平面またはリフレクタ平面２４から間隔を置いて配置された励磁機素子２２のアレイ（たとえば、半波ダイポール）を含んでいる。図７は、８つの放射素子を示しているが、使用する素子の数はこれよりも多くても少なくてもよい。各励磁機素子２２には対応するフェーズ・シフタ２６から信号が与えられる。各フェーズ・シフタ２６は、制御信号Ｃの対応する個々の制御部分に従って、信号Ｓの位相を変更し振幅を減衰（または増幅）する。たとえば、制御信号Ｃは８つの移相パラメータおよび８つの減衰パラメータを含んでいる。各位相・振幅パラメータは、アンテナ２０の８つの励磁機素子のうちの対応する素子から放射された位相および振幅を個々に調節する。このようなアンテナの角ビーム幅は、放射された信号の波長を開口寸法Ｄで割った比によって制限される。しかし、アンテナを横切って分散される励磁機素子２２上の信号振幅を、重み付け関数と呼ばれるもので調節することによって、ビームを広げ、ビームの中心を平坦にし、かつ／またはサイド・ローブを抑制するようにビームを整形することができる。アンテナ全体にわたる励磁機素子において位相の勾配を調節することによって、ビームを電子的に制御方向を向かせることができる。
【００２５】
第２および第３の変形態様において、送信機１（図１）用のアンテナ・システムは、マルチアンテナ・システムとして構成された複数のフェーズド・アレイ・アンテナ２０を含んでいる。図８において、例示的なマルチアンテナ・システムは、３本のフェーズド・アレイ・アンテナ２０が基地局のアンテナ・システムとして形成されるように、外側の、等間隔に定められた角方向を向くように配置された３本のアンテナ（フェーズド・アレイ・アンテナ２０とみなされる）を含んでよい。各アンテナ２０は、１２０°セクタをカバーするように構成されている。基地局はアンテナ２０を電子的に走査することによって遠隔局を見付ける。各放射素子ごとの振幅重みは好ましくは、最大値に設定され、アンテナがその最も狭いビーム（最も指向性の強いビーム）を生成するようにすべて等しい。受信ビームは、まずアンテナ全体にわたる位相の勾配を表わす制御信号Ｃ用の位相パラメータを算出して所望のビーム点を得、次に、アンテナ２０を、所望の方向を向くように制御することによって、段階的に走査される。第２に、送信機１（図１）の受信機は、あらゆる受信信号強度を検出する。受信ビームの方を向く段階、および信号強度を検出する段階は、アンテナ２０によってカバーされるセクタ全体が走査されるまで、いくつかのビーム位置のそれぞれで繰り返される。このようにして、アンテナ２０の最小可能ビーム幅によってのみ制限される精度で、遠隔局２の角位置が求められる。直接パス３および間接パス５の位置がそれぞれの異なるセクタ（たとえば、１２０°セクタ）内の位置と判定された後、アンテナ１０６および１０８（図５）が、アンテナ・システムの、直接パス３および間接パス５に最も近い複数のアンテナ２０から選択され、選択された各アンテナ２０によってカバーされるセクタ内で、直接パス３および間接パス５の角位置を向くビームを定める位相勾配が求められる。あるいは、パス３および５が単一のセクタ内にあるとき、アンテナ・システムがこの単一のセクタ内に２つのビームを形成できる場合（図１０に関する以下の議論を参照されたい）は、この２つの送信ビームをパス３および５に沿った方向を向くようにこの単一のセクタ内に形成することができる。
【００２６】
図９において、アンテナ・システム３０は、接地平面すなわちリフレクタ平面３４から間隔を置いて配置された４つの放射素子３２を含んでいる。各放射素子すなわち励磁機素子３２には既知のバトラー・マトリックス３６からの信号が与えられる。バトラー・マトリックスは、４つの励磁機素子３２からの放射が組み合わされて、一定の角方向を向いた直交ビームＢ１、Ｂ２、Ｂ３、およびＢ４が生成されるように、信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、およびＳ４に作用する移相機能および合成機能を実現する。一般に、バトラー・マトリックスは、Ｍ個の一定の直交ビーム（「角ビン」）を形成するようにＭ個の放射素子を構成するフーリエ処理機能を実行する。たとえば、アンテナ・システム３０において、信号Ｓ１は第１のビームＢ１のみで送信され、信号Ｓ２は第２のビームＢ２のみで送信され、信号Ｓ３は第３のビームＢ４のみで送信され、信号Ｓ４は第４のビームＢ４のみで送信される。スイッチング・マトリックスを用いて所望の信号（たとえば、図５の信号ＣＨ１およびＣＨ２）が信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、およびＳ４用の線のどれかに送られ、そこからそれぞれのビームＢ１、Ｂ２、Ｂ３、およびＢ４内に送られる。
【００２７】
第２および第３の態様の変形態様において、送信機１（図１）用のアンテナ・システムは、マルチアンテナ・システムとして構成された複数の「バトラー・マトリックス」アンテナ３０を含んでいる。図８において、例示的なマルチアンテナ・システムは、「バトラー・マトリックス」アンテナ３０が基地局のアンテナ・システムとして形成されるように、外側の、等間隔に定められた角方向を向くように配置された３本のアンテナ（ここでは「バトラー・マトリックス」アンテナ３０とみなされる）を含んでよい。各アンテナ３０は、たとえば４つのビームによって１２０°セクタをカバーするように構成されている。基地局は、３本のアンテナ３０の各アンテナの４つのビーム（それぞれ３０°）を電子的に切り換え、受信信号強度を検出することによって遠隔局を見付ける。このようにして、アンテナ３０の１ビーム幅の精度で、遠隔局２の角位置が求められる。直接パス３および間接パス５の位置が判定された後、直接パス３および間接パス５がそれぞれの異なるセクタに位置している場合には、アンテナ１０６および１０８（図５）が、送信機１（図１）用のアンテナ・システムを構成する２本の異なる「バトラー・マトリックス」アンテナ３０から選択される。２本の特定の「バトラー・マトリックス」アンテナ３０としては、直接パス３および間接パス５に最も近いセクタをカバーするアンテナが選択され、そこから、選択された各アンテナ３０内の、パスに最も厳密に揃う特定のビームが選択される。あるいは、アンテナ１０６および１０８として、同じ「バトラー・マトリックス」アンテナ３０の互いに異なるビームを選択してよい。各アンテナ３０によってカバーされるセクタ内で、直接パス３および間接パス５の各々の角位置を向くビームは、スイッチ・マトリックス（図示せず）によって選択される。
【００２８】
図１０において、アンテナ４０は、２つの独立に追尾可能で整形可能なビームを生成するフェーズド・アレイ・アンテナ２０の修正態様である。アンテナ４０は、接地平面すなわちリフレクタ平面４４から間隔を置いて配置された励磁機素子４２のアレイ（たとえば、半波ダイポール）を含んでいる。図１０は、８つの放射素子を示しているが、使用する素子の数はこれよりも多くても少なくてもよい。しかし、アンテナ２０とは異なり、アンテナ４０の各励磁機素子には、対応する加算器４８からの信号が与えられる。各加算器４８は、２つの対応するフェーズ・シフタ４６−１および４６−２からの信号を重畳する（たとえば、加算する）。すべてのフェーズ・シフタ４６−１は第１のフェーズ・シフタ・バンクを形成し、すべてのフェーズ・シフタ４６−２は第２のフェーズ・シフタ・バンクを形成する。第１のバンクの各フェーズ・シフタ４６−１は、制御信号Ｃ１の対応する個々の制御部分に従って、信号Ｓ１の位相を変更し振幅を減衰（または増幅）する。たとえば、制御信号Ｃ１は、対応するフェーズ・シフタ４６−１から出力された位相および振幅を個々に調節する８つの移相パラメータおよび８つの減衰パラメータを含んでいる。これに対応して、第２のバンクの各フェーズ・シフタ４６−２は、制御信号Ｃ２の対応する個々の制御部分に従って、信号Ｓ２の位相を変更し振幅を減衰（または増幅）する。たとえば、制御信号Ｃ２は、対応するフェーズ・シフタ４６−２から出力された位相および振幅を個々に調節する８つの移相パラメータおよび８つの減衰パラメータを含んでいる。加算器４８は、それぞれのフェーズ・シフタ４６−１および４６−２の出力を組み合わせ、組み合わされた信号を放射素子４２に供給する。このようにして、制御信号Ｃ１は、信号Ｓ１を放射する第１のビームを調節し、制御信号Ｃ２は、信号Ｓ２を放射する第２のビームを同時に調節する。
【００２９】
第２および第３の態様の変形態様において、送信機１（図１）用のアンテナ・システムは、マルチアンテナ・システムとして構成された複数のフェーズド・アレイ・アンテナ４０を含んでいる。図８において、例示的なマルチアンテナ・システムは、３本のフェーズド・アレイ・アンテナ４０が基地局のアンテナ・システムとして形成されるように、外側の、等間隔に定められた角方向を向くように配置された３本のアンテナ（ここではフェーズド・アレイ・アンテナ４０とみなされる）を含んでいる。各アンテナ４０は、２つの独立に整形可能で追尾可能なビームによって１２０°セクタをカバーするように構成されている。基地局は、上記にアンテナ２０（図７）に関して論じたようにをアンテナ４０のビームを電子的に走査することによって遠隔局を見付ける。直接パス３および間接パス５の位置が判定された後、アンテナ１０６および１０８（図５）が、アンテナ・システムの、直接パス３および間接パス５に最も近い複数のアンテナ４０から選択され、選択された各アンテナ４０によってカバーされるセクタ内で、直接パス３および間接パス５の角位置を向くビームを定める位相勾配が求められる。
【００３０】
あるいは、アンテナ１０６および１０８として、同じ２重ビーム・アンテナ４０のそれぞれの異なるビームを選択してよい。図１１において、アンテナ１０６および１０８（図５）は、２重ビーム・アンテナ４０の別々のビーム（すなわち、ビーム１および２）において実現され、制御信号Ｃ１およびＣ２（図１０）の振幅係数をスケーリングすることによってスケーリング機能を実現できるので、（図５の）スケーリング増幅器１０２および１０４は必要とされない。
【００３１】
第４の態様において、基地局は、スペクトル拡散ＣＤＭＡ送信機ではなく時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）送信機を使用する。図１２において、トレーニング系列ＴＳ１は、ＱＰＳＫ変調器１０１で変調され、そこからマルチプレクサ１０５の第１の入力に送られ、トレーニング系列ＴＳ２は、ＱＰＳＫ変調器１０３で変調され、そこからマルチプレクサ１０７の第１の入力に送られる。トレーニング系列ＴＳ１およびＴＳ２は、互いに直交しており、パイロット符号がＣＤＭＡシステムにおけるビームを区別する助けになるのと同様に遠隔局２が各ビームを識別できるようにする手段を構成する。ＴＤＭＡシステムでは、（図４、図５、および図１１の）マルチプライヤ１２および１４が省略され、チャネル信号ＣＨ１およびＣＨ２がそれぞれマルチプレクサ１０５および１０７の第２の入力に送られる。この第４の態様では、増幅器１０２および１０４はそれぞれのマルチプレクサ１０５および１０７の出力を独立に増幅または減衰する。増幅器１０２および１０４の出力は（アップ・コンバータなど（図示せず）を通して）アンテナ・システムに送られる。このアンテナ・システムは、第１の態様と同様にダイバーシチ・アンテナ１６、１８（図４）の重畳カバレージを実現することも、あるいは第２および第３の態様と同様に指向性アンテナ１０６、１０８（図５および図１１）の方向制御カバレージを実現することもできる。さらに、方向制御カバレージの場合、パワー管理を無くし、増幅器１０２、１０４を省略し、指向性アンテナ１０６、１０８からのビームを追尾することによって角（ビーム）ダイバーシチを利用する変形態様が可能である。時分割システムにおけるデータ・スロットは、ＧＳＭシステムの場合と同様に、たとえば、５８データ・ビットと、その後に続く２６ビットのトレーニング系列と、その後に続く５８データ・ビットとを含んでよい。トレーニング系列は、遠隔局が各ビームを個別に識別できるように遠隔局２への信号ＳＩＮおよび個々のビームの送信元を識別する。このようにして、遠隔局２は、ＣＤＭＡシステムのように直交拡散符号ＯＣを使用する代わりに、トレーニング系列を用いて２つのビームを個別に受信する。
【００３２】
２つのビームについて論じているが、これよりも多くのビームを用いるより高次の符号化技術に拡張するのは容易である。たとえば、符号化されたチャネル信号から最初の記号を回復できるように、４つの記号（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）が４つの記号タイム・スロットにおける４つのチャネル信号（ＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ４）に符号化される。４つのチャネル信号は次いで、各ビームがチャネル信号ＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３、およびＣＨ４のうちのチャネル信号に対応する４つのビームで基地局から送信される。本明細書ではＱＰＳＫ変調技術について論じているが、他のＰＳＫ変調技術への拡張は容易であり、他の変調技術（たとえば、ＱＡＭ）への拡張も同様に利用可能である。
【００３３】
図１３において、送信パワーを管理する閉ループ制御システムがプロセスＳ１０として示されている。ステップＳ１０２で、基地局は、各アンテナから送信すべきパワー・レベルを選択する。たとえば、２アンテナ・システムでは、基地局は、従来のパワー制御ループ（たとえば、ＣＤＭＡシステムで通常使用される制御ループ）によって定められる総パワー（すなわち、Ｐ１ ＋ Ｐ２）および遠隔局２で測定されるパワー制御係数によって定められる相対パワー（すなわち、Ｐ１／Ｐ２）に基づいてパワーＰ１およびＰ２を選択する。ステップＳ１０４で、選択された送信パワー・レベルを表す値が発信チャネルで遠隔局に送信される。ステップＳ１０６で、遠隔局で各アンテナ放射パターンから受信されたパワー・レベルが測定され、対応するパワー制御係数が求められる。各アンテナ放射パターンごとのパワー制御係数として、遠隔局２における受信パワーを、発信チャネルで遠隔局に送信されるパワー・レベル値で示される送信パワーで割った値に比例する値が遠隔局２において求められる。ステップＳ１０６で、パワー制御係数は発信チャネルで遠隔局から基地局に送信される。ステップＳ１０８で、ステップＳ１０６からのパワー制御係数が各アンテナごとに比較される。ステップＳ１１０で、ステップＳ１０８の比較に従って送信信号パワーの調整値が求められる。この調整は、好ましい送信品質を有するチャネルで送信される送信パワーを増大させ、不十分な送信品質を有するチャネルの送信パワーを低下させるように行われる。次いで、ステップＳ１０２で、サイクルの開始時に、基地局は、調整された送信パワーを選択し、閉ループ・ビーム・パワー管理の次のサイクル中にアンテナから送信すべきパワーの基礎を形成する。ループ・サイクル遅延は、第３世代ＴＤＭＡシステムと同様に１タイム・スロットであってよい。
【００３４】
あるいは、遠隔局は、ステップＳ１０６から得られた各アンテナごとのパワー制御係数を（ステップＳ１０８で）比較し、次いで、アップ・リンク発信チャネルで遠隔局から基地局に送信すべきパワー係数インジケータ情報を算出する。たとえば、パワー制御係数の比（たとえば、アンテナが２本の場合はＰ１／Ｐ２）は、有利なことに、パワー係数インジケータ情報として算出し、アップ・リンク方向に送信することができる。あるいは、パワー係数インジケータ情報は、比を量子化した値（たとえば、Ｐ１＞Ｐ２か否かを示す単一のビット）であってよい。
【００３５】
あるいは、ステップＳ１０４で、選択された送信パワーは、閉ループ制御システムのサイクル時間の間保存される。たとえば、２アンテナ・システムにおいて、基地局は、従来のパワー制御ループ（たとえば、ＣＤＭＡシステムで通常使用される制御ループ）によって定められる総パワー（すなわち、Ｐ１ ＋ Ｐ２）および遠隔局２で測定されるパワー制御係数によって定められる相対パワー（すなわち、Ｐ１／Ｐ２）に基づいてパワーＰ１およびＰ２を選択する。ステップＳ１０６で、遠隔局で各アンテナ放射パワーから受信されたパワー・レベルは、遠隔局２で測定され、アップ・リンク発信チャネルで遠隔局２から基地局１へパワー制御係数として送信される。パワー制御係数は、ステップＳ１０４で保存されたそれぞれの送信パワーに対して正規化される。ステップＳ１０８で、ステップＳ１０６から得られた正規化されたパワー制御係数は、基地局で各アンテナごとに比較される。ステップＳ１１０で、ステップＳ１０８の比較に従って送信信号パワーの調整値が求められる。次いで、ステップＳ１０２で、サイクルの開始時に、基地局は、調整された送信パワーを選択し、閉ループ・ビーム・パワー管理の次のサイクル中にアンテナから送信すべきパワーの基礎を形成する。
【００３６】
図１４において、閉ループ・ビーム・パワー管理制御装置を有する携帯無線システムは基地局２１０および遠隔局２３０を含んでいる。基地局２１０は、記号のストリームを第１および第２の空間−時間符号化信号として符号化する空間−時間エンコーダ２１２と、アンテナ・システム２１６と、それぞれ第１および第２の放射パターンを形成するように第１および第２の空間−時間符号化信号をそれぞれ第１および第２の初期送信パワーでアンテナ・システムから送信する送信機２１４と、遠隔局からパワー係数インジケータ情報を受信する基地局受信機２２０と、それぞれ第１および第２の初期送信パターンならびにパワー係数インジケータ情報に基づいて第１および第２の調整された送信パワーを求めるパワー管理コントローラ２２２とを含んでいる。
【００３７】
アンテナ・システム２１６は、各アンテナが、実質的に全方向性の放射パターンまたはあるセクタに向けられた放射パターンを生成するアンテナである複数のアンテナを含んでよい。全方向性アンテナは、有利なことに間隔を置いて配置されている。アンテナ・システム２１６は、遠隔局で個別に受信することのできる直交放射パターンとして第１および第２の放射パターンを形成することができる。あるいは、送信機２１４は、アンテナ・システムから送信される信号が互いに直交し、かつそれらの信号を遠隔局において個別に受信できるように、第１および第２の空間−時間符号化信号を処理する回路を含む。
【００３８】
アンテナ・システム２１６は、複数のビームを生成することができ（すなわち、マルチビーム・アンテナ）、基地局は、複数のビームを形成するようにマルチビームアンテナを制御するアンテナ制御装置２１８を含んでいる。一態様では、マルチビーム・アンテナはマルチポート・バトラー・マトリックス・アンテナであってよく、この場合、送信機２１４は、それぞれ第１および第２の調整された送信パワーに基づくそれぞれ第１および第２のスケーリングされた空間−時間符号化信号を形成するように第１および第２の空間−時間符号化信号をスケーリングする増幅器を含み、アンテナ制御装置２１８は、第１および第２のスケーリングされた空間−時間符号化信号をバトラー・マトリックス・アンテナのそれぞれ第１および第２の入力ポートに結合してそれぞれ第１および第２のビームを形成するスイッチを含んでいる。
【００３９】
あるいは、マルチビーム・アンテナは、フェーズド・アレイ・アンテナ・システムを含み、アンテナ制御装置２１８は、第１および第２の重み付け機能を形成するビーム・ステアリング・コントローラを含んでいる。ビーム・ステアリング・コントローラは、第１および第２の重み付け関数をフェーズド・アレイ・アンテナ・システムに入力し、送信機２１４内のスケーリング増幅器なしでそれぞれ第１および第２の調整された送信パワーに基づいてそれぞれ第１および第２のビームのアンテナ利得をスケーリングする。フェーズド・アレイ・アンテナ・システムは、複数ビーム・フェーズド・アレイ・アンテナ（たとえば、図１０の４０）または複数のフェーズド・アレイ・アンテナ（たとえば、図７の２０）を含んでよい。
【００４０】
態様によっては、パワー係数インジケータ情報は第１および第２のパワー制御係数を含み、基地局受信機２２０は、アップ・リンク発信情報を受信し、アップ・リンク発信情報内の第１および第２のパワー制御係数の値を検出する。
【００４１】
パワー管理コントローラ２２２は、示される第１のパス減衰特性（すなわち第１のパワー制御係数）が示される第２のパス減衰特性（すなわち第２のパワー制御係数）よりも目立たないときに、第１の調整された送信パワーを第２の調整された送信パワーよりも大きいと判定する回路（たとえば、論理機構またはプロセッサ）を含んでいる。
【００４２】
遠隔局２３０は、遠隔局受信機２３４、検出器２３６、パワー測定回路２３８、およびプロセッサ２４０を含んでいる。受信機２３４、検出器２３６、パワー測定回路２３８、およびプロセッサ２４０は、遠隔局２３０が、第１の放射パターンから受信され回路２３８で測定されたパワー、および検出器２３６で求められた初期送信パワーに基づいて、示されるパス減衰特性を判定できるようにする回路を構成している。この回路によれば、遠隔局２３０は、アンテナ・システム２１６の第１の放射パターンに関する示される第１のパス減衰特性およびシステム２１６の第２の放射パターンに関する示される第２のパス減衰特性を判定することができる。なぜなら、この２つの放射パターンは個別に受信できるからである。検出器２３６は初期送信パワーを求め、パワー測定回路２３８は、受信機２３４によって受信された放射パターンから受信されたパワーを測定し、プロセッサ２４０は、受信されたパワーを初期送信パワーの値で割った値に比例する値をパワー制御係数として求める。パワー測定回路２３８は、受信された瞬間パワーを測定し、または他の態様では、平均された受信パワーを測定し、または他の態様では、その両方を測定し、受信された瞬間パワーと平均された受信パワーの組合せを形成する。遠隔局２３０は、パワー係数インジケータ情報の値または示される第１および第２のパス減衰特性の値を基地局に送信する送信機２４２をさらに含んでいる。
【００４３】
変形態様では、プロセッサ２４０は、示される第１のパス減衰特性を示される第２のパス減衰特性で割った比としてパワー係数インジケータ情報を形成する。他の変形態様では、プロセッサ２４０は、示される第１のパス減衰特性が示される第２のパス減退特性よりも目立たないときに第１の値を有するパワー係数インジケータ情報を形成し、示される第１のパス減衰特性が示される第２のパス減退特性よりも顕著であるときに第２の値を有するパワー係数インジケータ情報を形成する。
【００４４】
例示的な態様では、基地局は第１の信号を第１のアンテナから第１の所定の信号パワーＰ１で送信し、遠隔局２の受信機は、遠隔局の第１のアンテナから受信されたパワーを第１のパワー制御係数ＰＣＣ１として求める。基地局はまた、第２の信号を第２のアンテナから所定の信号パワーＰ２で送信し、遠隔局２の受信機は、遠隔局の第２のアンテナから受信されたパワーを第２のパワー制御係数ＰＣＣ２として求める。
【００４５】
第１の信号と第２の信号は共に、通常の動作においてそれぞれの所定のパワー・レベルでそれぞれ第１および第２のアンテナから同時に送信される。送信パワーは、遠隔局２において、マルチプライヤ１２および１４（図４、図５、および図１１）でそれぞれの異なる直交符号ＯＣを用いるか、またはＴＤＭＡ基地局（図１２）で使用できる直交トレーニング系列を用いることによって区別することができる。遠隔局２の受信機は、各アンテナから受信された信号パワーを求め、これらの受信信号パワーを表す値を別々のパワー制御係数ＰＣＣ１およびＰＣＣ２または相対パワー制御係数ＰＣＣ１／ＰＣＣ２として、アップ・リンク発信データの一部で基地局に送信する。
【００４６】
好ましい態様では、基地局はまず、信号を、通常の動作において、互いに等しくなくてよい選択されたパワーで複数のアンテナから送信する（Ｓ１０２）。一変形態様では、基地局は、複数のアンテナのそれぞれからダウン・リンク発信チャネルで送信されるパワー・レベルとして選択されたパワー・レベルを送信する。遠隔局は、（１）基地局の選択されたパワー・レベルを受信し（Ｓ１０４）、（２）アンテナから受信された信号パワーを求め（Ｓ１０６）、（３）基地局の各アンテナから送信されたパワーを遠隔局で受信されたパワーと比較し、ダウン・リンク・パスにおける相対減衰を、受信パワーと対応する送信パワーの比として求める（Ｓ１０８）。遠隔局は、各アンテナごとに求められたこの比をパワー制御係数として、アップ・リンク発信データで基地局に送り返す。次いで、基地局は、他のすべてのダウン・リンク送信について求められた相対減衰に従って各アンテナから送信することが可能なパワーを調整する（Ｓ１１０）。
【００４７】
他の変形態様では、（１）遠隔局は、アンテナから受信された信号パワーをパワー制御係数として求め（Ｓ１０６）、（２）遠隔局は、パワー制御係数をアップ・リンク発信データで基地局に送り返す。次いで、基地局は、（１）それが遠隔局２からパワー制御係数を受信したときに閉ループ時間遅延を調整し（Ｓ１０４）、（２）基地局の各アンテナから送信されたパワーを遠隔局で受信されたパワーと比較し、ダウン・リンク・パスにおける相対減衰を求め（Ｓ１０８）、（３）他のすべてのダウン・リンク送信について求められた相対減衰に従って基地局の各アンテナから送信することが可能なパワーを調整する（Ｓ１１０）。
【００４８】
いずれの変形形態でも、アンテナから送信することが可能なパワーは、パス減衰がより弱いと判定されたパスに関連するアンテナの方が大きい。たとえば、示されるパス減衰特性は、有利なことに、遠隔局２で受信されたパワーと基地局１から送信されたパワーとの比として判定される。このように、遠隔局２によって十分に受信されないパスではパワーがほとんどまたはまったく送信されず、一方、遠隔局２によって十分に受信されるパスではより大きなパワーが送信される。多くのマルチパス環境では、過度の減衰を有するパスで送信されるパワーが増大しても遠隔局２での受信はほとんど改善されず、このようなパワーの増大は、他の遠隔局で起こる同一チャネルチャネル干渉に寄与する。全体的な携帯無線システムを改善するために、最も弱い減衰を有するパスに最大の送信ビーム・パワーが与えられる。基地局は、制御スケーリング信号ＳＡ１およびＳＡ２（図４および図５）により、または（図６の）制御信号Ｃまたは（図９の）制御信号Ｃ１およびＣ２における振幅パラメータを調整することによって各ビームごとに全体的なアンテナ利得を調節することにより、各アンテナから送信されるパワーを調整する。
【００４９】
この閉ループパワー制御方法の態様では、遠隔局は、最低減衰パスに関連するアンテナ（またはビーム）はどれかを判定する。遠隔局は、どのアンテナ（またはビーム）が好ましい（すなわち、減衰が最も弱い）かを示す信号をアップ・リンク発信パスで基地局に送り返す。遠隔局は、このアップ・リンク発信パスで送信されるビット数を節約するために、好ましくは、好ましいアンテナを判定し、単一のビットによってこのことを示す（すなわち、「０」は、アンテナ１６が好ましいことを示し、「１」はアンテナ１８が好ましいことを意味する。図４参照）。基地局は、この単一ビット・インジケータを受信し、それを適用して所定の相対パワー・バランスを求める。たとえば、全パワーの８０％をアンテナ１６（たとえば、これが好ましいアンテナであるとき）に加え、全パワーの２０％をアンテナ１８に加えると、全パワーの１００％をアンテナ１６に加え、アンテナ１８にはまったくパワーを加えない場合よりも一貫して性能が向上する。したがって、基地局は、単一ビット相対パワー・インジケータを受信し、アンテナ１６および１８の相対パワーＰ１／Ｐ２として、「１」インジケータ・ビットの場合は８０％／２０％を、「０」インジケータ・ビットの場合は２０％／８０％を選択する。
【００５０】
徐々に変動する無線環境では、係数（または任意の関連するチャネル情報）をセグメントとして解析することができ、（係数全体よりも少ないビットを含む）各セグメントを、より多くのアップ・リンク・タイム・スロットを用いてアップ・リンク発信データで基地局に送信することができる。セグメント（おそらく複数のＴＤＭＡタイム・スロット）内では、好ましくは最上位ビットが最初に転送され、これらのコース値は、連続するビットを用いてより厳密になるように徐々に更新される。逆に、急速に変動する無線環境では、すべての係数の平均指数がアップ・リンクで送信され（または発信記号に従って推定され）、次いで、係数の最上位ビットのみが送信される（すなわち、下位ビットを打ち切る）、係数をアップ・リンク送信するための１つまたは複数の他の圧縮フォーマットが用いられていることを、特殊な予約された発信記号によって示すことができる。極端な場合には、ダウン・リンク・チャネルが良好であるときにパワー制御係数が１である（たとえば、全パワー送信の８０％）ことを示し、関連するチャネルが適切でないときにパワー制御係数が０である（たとえば、全パワー送信の２０％のみ）ことを示しす１つのビットのみがアップ・リンク方向に送信される。
【００５１】
ビーム・パワー管理に対するこの閉ループ制御は自己適応性を有する。ビーム・パワーの過補償を引き起こすパワー制御係数が基地局にアップ・リンクされた場合、この閉ループ制御システムは、次の閉ループ制御サイクル中にこれを補正する。当業者には、急速に変動する無線環境に対する調整を行うためにアップ・リンク発信において他のデータ補償技術を用いることができることが理解されよう。同様に、当業者には、基地局ではなくて遠隔局が、特定のビームにおけるパワーを増減させる基地局へのコマンドを算出できることが理解されよう。
【００５２】
徐々に変動する無線環境に適した他の他の変形態様では、第１および第２のビームを、較正モードにおいてビームのそれぞれの所定のパワー・レベルで順次送信することができる。このような変形態様では、遠隔局が、受信信号強度（たとえば、パワー制御係数）をどのビームから受信したかを判定するのに直交符号ＯＣや直交パイロット信号を使用しなくても済むように一度に１つのビームのみが送信される。チャネルの減衰が判定された後、ビーム空間時間符号化技術を用いて信号ＳＩＮが送信される。
【００５３】
閉ループ・パワー管理を制御するうえでフェーズ・アレイ・アンテナにおける増幅器１０２および１０４またはビーム利得を利用する態様に加え、他の態様は、角ダイバーシチ管理および／またはビーム幅管理を利用し、パワー管理を省略する。さらに他の態様は、角ダイバーシチ管理またはビーム幅管理またはその両方と、パワー管理との両方を利用する。
【００５４】
ビーム空間時間符号化技術の性能は、無線環境を特徴付ける角拡散ＡＳと、基地局がこの角拡散に一致するように各ビームどのように適応させるかに少なくとも部分的に依存する。ダウン・リンク性能は一般に、ダウン・リンク・ビームが、遠隔局からの信号の角パワー・スペクトルにおいて鋭いピークが生じる到来角に向けられたときに改善される。鋭いピークは、示されるパス（たとえば、パス３および５の可能性の高い方向）に沿った良好な送信を示す。しかし、鋭いピークが常に見付かるとは限らない。角パワー・スペクトルが拡散し、鋭いピークが見付からないとき、角拡散ＡＳが推定され、ダウン・リンク送信に用いられる複数のビームが、角拡散を概ねカバーするように割り当てられる。このようにして、ダウン・リンク送信は、角速度によって決定される総チャネルに空間的に整合する。
【００５５】
角パワー・スペクトルを測定する回路は、受信機２２０（図１４）と、後述のように角パワー・スペクトルおよびそのようなスペクトルのピークを求めるのに必要とされるような信号・データ処理回路とを含んでいる。さらに、検出された角位置の方へビーム方向を向けるために、アンテナ・コントローラ２１８は、アンテナ・システム２１６（図１４）に入力するアレイ・ステアリング・ベクトルを算出する。角パワー・スペクトルにおいて過度の数のピークが検出されると、パワー管理コントローラ２２２（図１４）は、ビームを形成するのに用いるべき角方向を選択する。パワー管理コントローラ２２２は、到来パスの特定の角度（すなわち、ピーク）の方へのビーム方向を選択することができ、あるいはパワー管理コントローラ２２２は、検出された角速度をカバーするようにビーム方向、および場合によってはビーム幅を選択することができる。選択された方向は、アンテナ・システムへのビーム・コマンドを形成するためにアンテナ・コントローラ２１８に与えられる。
【００５６】
周波数分割二重化を用いるシステムでは、アップ・リンク送信およびダウン・リンク送信がそれぞれの異なる周波数で行われる。アップ・リンク・パワー・スペクトルで測定されたピークが、ダウン・リンク方向で送信性能が良好である角度に対応する角度で生じることは保証されない。しかし、角ダイバーシチ管理またはビーム幅管理を利用することによって、良好なダウン・リンク送信が行われる可能性が高くなる。
【００５７】
角ダイバーシチ管理でもビーム幅管理でも、何らかの形態で角パワー・スペクトルを測定する必要がある。遠隔局がその通常の動作（たとえば、発信動作）においてアップ・リンク信号をブロードキャストし、基地局のアンテナ・システムがその信号を受信し、基地局が角パワー・スペクトル（すなわち、平面図における方位角の関数としての受信パワー）を求める。図１８は、遠隔局２から受信された信号パワーの角位置を示すグラフである。図１８において、１２個の角位置のそれぞれにおける離散したパワー管理は、たとえば、基地局１用のアンテナ・システムにおいて３０°間隔に向けられた１２個の固定位置アンテナ・ビームに基づく管理として示されている。例示的な１２ビーム・アンテナ・システムは、各バトラー・マトリックス・アンテナが４つのビームを形成する１２ビーム・アンテナ・システムを形成するように三角形状に配置された３つのバトラー・マトリックス・アンテナを含んでよい。この例では１２ビーム・アンテナ・システムが検討されているが、アンテナ・システムにおける任意の数のビームを本発明に適用できることが理解されよう（たとえば、２４個のビームなど）。
【００５８】
あるいは、アンテナ・システムは、各フェーズド・アレイ・アンテナが、４つのビーム位置にわたる走査を可能にするように３０°のビーム幅を有する追尾可能なビームを形成する、１２ビームを形成することのできるアンテナ・システムを形成するように三角形状に配置された３つのフェーズド・アレイ・アンテナを含んでよい。１２ビーム・アンテナ・システムは、３０°のビーム幅を有し、３６０°セクタの周りに３０°の刻みで配置された任意の種類の１２本のアンテナを含んでもよい。この例では１２ビーム・アンテナ・システムが検討されているが、アンテナ・システムにおける任意の数のビームを本発明に適用できることが理解されよう（たとえば、２４個のビームなど）。
【００５９】
フェーズド・アレイ・アンテナに基づくアンテナ・システムは、角パワー・スペクトルを生成するのに必要な数の角位置を向くようにアンテナ・ビームを追尾することによってより補間された角パワー・スペクトル（たとえば、図１８のＧ１）を生成する機会をもたらす。パワー管理コントローラ２２２（図１４）は、ステップＳ２０ＡおよびＳ２０Ｂでθを走査し、ステップＳ２１で角パワーを求めることによって、プロセスＳ２０（図１５）で角パワー・スペクトルを生成する。角度θが与えられたとすると、パワー管理コントローラは、アンテナ・コントローラ２１８（図１４）にアレイ・ステアリング・ベクトルを算出させアンテナの向きを定める（図１６のステップＳ２１１）。次いで、フェーズド・アレイ・アンテナは、遠隔局２の、フェーズド・アレイ・アンテナの各放射素子からの信号を、受信機２２０（図１４）で受信し、図１６のステップＳ２１２で信号ベクトルを形成する。各放射素子は好ましくは、隣接する素子から波長の２分の１間隔を置いて配置される。たとえば、フェーズド・アレイ・アンテナが１２個の放射素子を含む場合（図７のアンテナ２０には８つの放射素子のみが示されている）、１２個の放射素子のそれぞれで受信された信号は、測定信号ベクトルを形成するようにサンプリングされる。サンプリングされた信号は、好ましくは振幅・位相情報を有する複合値である。１２個の放射素子のそれぞれからの信号は、列ベクトル
2004502376.tif 000003
としての１２素子受信信号ベクトルに形成される。次に、受信信号ベクトル
2004502376.tif 000004
の複素共役転置が行ベクトル
2004502376.tif 000005
として形成され、受信信号の空間共分散行列
2004502376.tif 000006
がステップＳ２１３（図１６）で算出される。受信信号ベクトル
2004502376.tif 000007
の長さが素子１２個分であるとき、受信信号の空間共分散行列
2004502376.tif 000008
は１２ｘ１２行列になる。
【００６０】
アレイ・ステアリング・ベクトル
2004502376.tif 000009
は、フェーズド・アレイ・アンテナの各放射素子ごとに１つのベクトル要素を有する列ベクトルである。たとえば、フェーズド・アレイ・アンテナが１２個の放射素子を含む場合（たとえば、２分の１ダイポール）、アレイ・ステアリング・ベクトル
2004502376.tif 000010
は１２個のベクトル素子を含む。アレイ・ステアリング・ベクトル
2004502376.tif 000011
は、図７の定数Ｃであり、フェーズド・アレイ・アンテナのビームを方位角θの方へ向けるのに用いられる。各ベクトル要素は次式によって与えられる。
【００６１】
【数１】
2004502376.tif 000012
上式で、ｋは、２πを波長で割った値であり、ｍは、フェーズド・アレイ・アンテナの放射素子に関連する数を定める０からＭ（たとえば、１２素子アンテナの場合は０から１１）の指数であり、ｄは、フェーズド・アレイ・アンテナの放射素子間の離隔距離であり（好ましくは波長の２分の１）、θは、形成されるアンテナ・ビームの方位角である。
【００６２】
受信ビームにおける受信信号の到来角θを形成するように完全なベクトルが組み合わされるように、アレイ・ステアリング・ベクトル
2004502376.tif 000013
の各ベクトル要素は、図７に示されているように定数Ｃの対応するベクトル要素である。この場合、θは、フェーズド・アレイ・アンテナの好都合な基準方向に対する角度である。アレイ・ステアリング・ベクトル
2004502376.tif 000014
の複素共役転置は行ベクトル
2004502376.tif 000015
である。
【００６３】
積
2004502376.tif 000016
は、この場合も、フェーズド・アレイ・アンテナの各放射素子ごとに１つのベクトル要素を有する列ベクトルである。積
2004502376.tif 000017
は、到来角θでの角パワー・スペクトルＰ（θ）の値を与えるようにステップＳ２１４（図１６）で求められる単一の点、すなわちスカラである。したがって、角パワー・スペクトルＰ（θ）は、図１８のＧ１に示されており、次式のように算出される。
【００６４】
【数２】
2004502376.tif 000018
上式で、
2004502376.tif 000019
はアレイ・ステアリング・ベクトルであり、
2004502376.tif 000020
は受信信号ベクトルであり、
2004502376.tif 000021
は受信信号の空間共分散行列であり、Ｈは複素共役転置を示す。
【００６５】
アレイ・ステアリング・ベクトルを算出するための上述の数式では、波長の２分の１の間隔を置いて配置された放射素子が直線的に配置されると仮定している。しかし、当業者には、曲線パスに沿って配置された放射素子に関するアレイ・ステアリング・ベクトルをどのように算出すべきかが理解されよう。有利なことに、図８に示されているアンテナ・システムで、３つのわずかに「湾曲した」アンテナ・アレイを使用することができる。実際には、アンテナ・アレイは、円を形成するほどかなり「湾曲」していてよい（たとえば、図６）。当業者には、放射素子のこのようなかなり湾曲したアレイに関するアレイ・ステアリング・ベクトルの計算において、好都合なことに、アレイ・ステアリング・ベクトルの振幅制御と位相制御が使用されることが理解されよう。
【００６６】
性能を向上させるために、繰り返し得られた測定値を平均することによって角パワー・スペクトルが求められる。図１７において、ステップＳ２１１で、アレイ・ステアリング・ベクトルが準備され、アンテナ・ビームの向きが定められる。ステップＳ２１５ＡおよびＳ２１５Ｂを反復することによって複数回の測定が行われる。このループ内では、ステップ２１６で受信信号ベクトル
2004502376.tif 000022
が繰り返し測定され、ステップＳ２１７で共分散行列Ｒが繰り返し求められ保存される。次いで、ステップＳ２１８で平均共分散行列が求められ、ステップＳ２１４で角パワー・スペクトルＰ（θ）が求められる。このように平均を求めると、所定の各方向θについての時間間隔にわたって数回繰り返される。このように、高速フェージング現象が平均される。この期間は、移動遠隔局２がこの平均期間中に位置するビームを変化させるのに十分な程度に移動遠隔局２の位置が変化しないほど短い期間でなければならない。この期間は好ましくは、高速フェージング効果を平均するチャネル・コヒーレンシ時間より長い。チャネル・コヒーレンシ時間は、厳密かつ普遍的には定義されていないが、ドップラー拡散の逆数に比例しかつ概ね等しい時間とみなしてよい。
【００６７】
ドップラー拡散はより厳密に定義されている。基地局と移動遠隔局との間の相対速度によって、受信周波数は送信周波数に対して物理的にずれる。ドップラー拡散はこの周波数シフトの２倍である。たとえば、ドップラー周波数シフトは、相対速度と波長の比である（可能性のある単位では、メートル／秒をメートルで割った比やフィート／秒をフィートで割った比など）。移動遠隔局が１３．９メートル／秒（約５０ｋｍ／ｈ）で走行しており、波長が約０．１５ｍである場合（たとえば、毎秒３００００００００メートルに等しい光速を有する２０００ＭＨｚの信号）、ドップラー周波数シフトは９２．７Ｈｚであり、ドップラー拡散は１８５Ｈｚであり、チャネル・コヒーレンシ時間は約５．４ミリ秒である。相対速度が毎秒４０ｍ（約１４４ｋｍ／ｈ）であるとき、チャネル・コヒーレンシ時間が約１．９ミリ秒であり、相対速度が毎秒１ｍ（約３．６ｋｍ／ｈ）であるとき、チャネル・コヒーレンシ時間が約７５ミリ秒であることを容易に検証することができる。
【００６８】
平均時間間隔は好ましくは、ドップラー拡散の逆数よりも大きく、かつ予想される角速度で移動する移動局が基地局アンテナ・システムのビーム幅の２分の１移動する時間よりも小さい値に設定される。基地局は、遠隔局のレンジを知っているか、またはレンジを信号強度から推定することができる。基地局は、所定の速度までの速度で移動できる移動局と通信するように構成されている。移動局が基地局の周りを半径方向に移動している場合、この速度をレンジで割った値を角速度とみなすことができる。平均間隔を、ビーム幅の２分の１を角速度で割った値に設定すると、移動遠隔局２がこの平均期間中に位置するビームを変化させるのに十分な程度に移動遠隔局２の位置が変化しない時間の推定値を得ることができる。
【００６９】
パワーＰ（θ）が平均される期間は通常、チャネル・コヒーレンシ時間よりもずっと長い。たとえば、マルチパス反射の発生率が高い環境（たとえば、都会環境）で動作する広帯域ＣＤＭＡシステムでは、平均期間はタイム・スロット数十個分になることがある。マルチパス反射の発生率が高い室内環境の場合、移動がずっと低速になり、平均期間がずっと長くなる可能性がある。
【００７０】
基地局は、角パワー・スペクトルを算出し、パワー・スペクトルにおいて鋭いピークが示されているか否かを判定する。鋭いピークが示されているとき、各ピークの角位置が求められる。パワー・スペクトルが拡散しており、鋭いピークが示されていないとき、基地局は、まず受信角パワー・スペクトルが所定のしきい値（図１８のＧ２）を超える角度を求めることによって角拡散ＡＳを求める。しきい値は、基地局１によって検出される無線環境（たとえば、信号密度）に基づいて適応させることもできる。
【００７１】
角パワー・スペクトルの鋭いピークは、たとえば、２しきい値試験を用いることによって検出することができる。たとえば、パワー・スペクトルが第１のしきい値Ｇ３を超える第１の連続的な角範囲（度単位またはラジアン単位）を求める。次いで、パワー・スペクトルが（第１のしきい値Ｇ３よりも小さい）第２のしきい値Ｇ２を超える第２の連続的な角範囲を求める。第１の角範囲を第２の角範囲で割った比が所定の値よりも小さいときは、ピークが示されている。
【００７２】
ピークが示されているときは、角ダイバーシチ管理（すなわち、ビームの到来方向の管理）が呼び出され、かつ場合によってはビーム幅管理が呼び出される。スペクトル・ピークの鋭さは、角パワー・スペクトルを２つのしきい値と比較することによって求めることができる。たとえば、図１８では、３つのピークがしきい値Ｇ２を超えているが、しきい値Ｇ３を超えているピークは２つだけである。しきい値Ｇ２に従って求められた単一のピークの角拡散は、しきい値Ｇ３に従って求められた単一のピークの角拡散よりも広い。Ｇ３によって求められた単一のピークの角拡散とＧ２によって求められた拡散との比は、ピークの鋭さの尺度である。あるいは、角パワー・スペクトルにおいて、パス３および５の方向を示すしきい値を超えるピークが多くても２つになるまで、角パワー・スペクトルを測定するためのしきい値を適宜移動させることができる。たとえば、角パワー・スペクトルにおいて２つの鋭いピークが発生しており、基地局が２つのビームを送信するとき、基地局はこれらのピークの方向（すなわち、パワー・スペクトルがしきい値Ｇ３を超える２つの異なる角方向）を、パス３および５（図１）の角方向に定める。これを到来ダイバーシチ角度と呼ぶ。基地局は、追尾可能なビームをそれぞれパス３および５に沿った方向に向けるか、またはそれぞれパス３および５に沿った方向を向いた一定のビームを選択する。当業者には、角ダイバーシチ管理を２つよりも多くのビームにどのように拡張するかが理解されよう。
【００７３】
場合によっては、角パワー・スペクトルは、角パワー・スペクトルのそれぞれのピークに対応する３つ以上の角位置を含む。基地局は、２つのビームを有するとき、（１）同一チャネル・ユーザがシステム全体で同一チャネル干渉を最低限に抑えるように位置する角度を避けることに基づいて、または（２）送信局の増幅器におけるパワー分散のバランスを取るように、３つ以上の角位置から第１および第２の角位置を選択する。
【００７４】
フェーズド・アレイ・アンテナにおけるビーム幅は一般に、ビーム・ステアリング・ベクトル（たとえば、図７のベクトルＣ）の要素の振幅を調節することによって選択可能である。アンテナ・システムが、制御可能なビーム幅を有するフェーズド・アレイ・アンテナを含んでおり、スペクトル・ピークが鋭いとき、基地局は、それぞれパス３および５に沿った方向に送信パワーを集中させるように、アンテナ・システムを仮定してビームをできるだけ狭い幅に設定するか、またはできるだけ幅の狭いビームを選択する。スペクトル・パワー・ピークが鋭いので、パス３および５は良好な送信特性を有すると予想される。
【００７５】
一方、角パワー・スペクトルが非常に拡散しており、ピークが弱いかまたは示されないときは、パワー・スペクトルがしきい値（たとえば、図１８のＧ２）を超える角範囲か、または少なくとも、角パワー・スペクトルがしきい値を超えるピークをカバーするのに必要な連続的な角範囲に基づいて、概略的な角窓が求められる。このような場合、本発明の好ましい態様では、ダウン・リンク送信に用いられるすべてのビームのビーム幅の和が角拡散ＡＳに概ね等しくなるようにビームが選択される。
【００７６】
アンテナ・システムが、制御可能なビーム幅を有するフェーズド・アレイ・アンテナを含んでいるが、スペクトル・ピークが鋭くないとき、基地局はまず、パワー・スペクトルの、しきい値を超える角範囲か、または少なくとも、角パワー・スペクトルがしきい値を超えるピークをカバーするのに必要な連続的な角範囲を角拡散として求める。次いで、基地局は、ビームのビーム幅を概ね角拡散をカバーするように設定するか、またはビームのビーム幅として、概ね角拡散をカバーする幅を選択する。これを角パワー・ダイバーシチ管理またはビーム幅管理と呼ぶ。たとえば、角拡散をカバーすることを試みる２ビーム基地局は、両方のビームのビーム幅として角範囲の約２分の１を選択し、かつ基地局は、２つのビームを実質的に角拡散をカバーするように向きにする。
【００７７】
当業者には理解されるように、より多くのビームへの拡張は容易である。たとえば、基地局が４ビーム基地局でビーム空間時間符号化を行う機能を有するとき、角拡散の約４分の１のビーム幅が各ビームに選択される。このようにして、ダウン・リンク送信はチャネルに空間的に整合する。最大角ダイバーシチ利得が得られるように直交ビームのカバレージをチャネルの角拡散に一致させると有利である。しかし、通常２つから４つのビームが適切である。
【００７８】
基地局が（６コーナ・アンテナと同様に）複数の一定のビームを持つアンテナ・システムを有しているとき、および角パワー・スペクトルが拡散しており、角拡散ＡＳが単一のビームのビーム幅を超えているとき、本発明の望ましい変形態様では、無線チャネルによりうまく整合するように２つの隣接するビームが単一のより幅の広いビームに組み合わされる（２つの６０°ビームが単一の１２０°ビームに組み合わされる）。このような場合、２つの隣接するビームは、同じパイロット符号または直交化符号を使用する単一のより幅の広いビームとして用いられる。一定ビーム基地局では、生成できるビームの数Ｍが、高いビーム解像度を実現できるほど大きい（たとえば、Ｍ ＞ ４、好ましくは少なくとも８）と有利である。チャネルによりうまく整合するのにより幅の広いチャネルが必要であるときは、２つの隣接するビームを組み合わせることができる。
【００７９】
本発明は、アンテナ・システムがフェーズ・アレイ・アンテナ（たとえば、図７のアンテナ２０および図１０のアンテナ４０）でデータ・ビーム・フォーミング技術を使用する基地局にうまく適合する。デジタル・ビーム・フォーミング技術を用いた場合、利用可能な角拡散に従っていくつかの要素で零重み付けを用いることによって、アンテナ・アレイ内の要素の見掛けの数（すなわち、見掛けの開口寸法）を電子的に調整することができる。このように、基地局によって、角拡散に一致するようにビーム幅を容易に適応させることができる。このビーム幅制御は開ループ制御システムとして働く。
【００８０】
他の態様では、角パワー・スペクトルがある大きな角範囲においてしきい値を超えるときにビーム・ホッピング技術が使用される。ビーム・ホッピング技術とは、角拡散を順次カバーする技術である。たとえば、任意の１つのタイム・スロット内の送信ビームが角拡散をカバーしないとき、この角拡散を以後のタイム・スロットの間にカバーすることができる。角拡散が１２０°（すなわち、４つのビームの幅）をカバーする場合に３０°ビームを形成することのできる２ビーム基地局を有する例示的なシステムを考える。ビーム・ホッピング・システムでは、基地局は、１２０°角拡散の第１の６０°セクタをカバーするように第１のタイム・スロットの間の送信用に２つの３０°ビームを形成し、１２０°角拡散の残りの６０°セクタをカバーするように第２のタイム・スロットの間の送信用に他の２つの３０°ビームを形成する。
【００８１】
ビーム・ホッピングは、大きな角拡散を有する無線環境における性能を大幅に向上させる。周波数分割２重携帯無線システムでは、角拡散が大きくなると、１つには、送信方向を最適に選択する際の角度の不確かさが増すために、ダウン・リンク性能が低下することが知られている。周波数分割２重システムでは、良好なパワー送信能力（減衰が弱い）を有すると判定されたアップ・リンク方向が、ダウン・リンク送信の場合に、搬送波周波数が互いに異なるために深いフェージングを起こす可能性がある。
【００８２】
無線環境で角拡散が大きい場合、ダウン・リンク送信用の可能な方向の数も多くなる。２つの最良の方向を選択するのではなく、角パワー・スペクトルがしきい値を超える、場合によっては良好なすべての方向をカバーするようにダウン・リンク・ビームを順次形成することによって、空間ダイバーシチが実現される。これは、角拡散がセクタ全体またはセル全体をカバーすることがあるマイクロセルまたはピコセルで特に重要である。
【００８３】
遠隔局２が一定の可動性または低い可動性を有する場合、ビーム・ホッピングは２つの最良の方向を選択することに勝る他の利点を有する。最良の２つの方向が多数の連続的なバーストのビーム送信方向として選択されると、選択された方向の選択が誤っている場合（たとえば、アップ・リンクが良好でもダウン・リンクで深いフェージングが起こっている）に（データの喪失に関して）かなりのペナルティが生じる。しかし、一群の可能な方向にわたってビームをホッピングさせることによって、深いフェージングを起こしていることが判明した１方向からのデータの喪失は限られた持続時間（たとえば、１タイム・スロットのみ）しか起こらない。この角ダイバーシチは、不良な送信方向を選択することによって生じるエラーを「白化」する傾向がある。
【００８４】
さらに、ビーム・ホッピング送信の間に生成される他の遠隔局への同一チャネル干渉は、送信信号の空間拡散によって白化される傾向がある。高ビット・レート接続は高ビーム・パワーを用いて行われるため、同一チャネル干渉は、高いデータ・ビット・レートが必要であるときに特に厄介である。高ビット・レート接続で大量のビーム・パワーが使用される場合、基地局がビーム選択に非ホッピング方式を用いるときに目立つ色の干渉が起こる（一様に分散されない）。
【００８５】
図１９において、本発明の他の態様は、図１４を参照して説明したように基地局２１０および遠隔局２３０を含んでいる。本態様では、基地局２１０はそれぞれの供給信号ＣＨ１およびＣＨ２にそれぞれの重みＷ１およびＷ２を加える重み付け増幅器１０２および１０４を含んでいる。本態様では、重みＷ１およびＷ２は、複素数であるか、またはアンテナ１６および１８から送信される信号の振幅と位相の両方を調節する少なくとも位相・振幅対である。あるいは、重み付けされた信号を指向性アンテナ１０６および１０８から送信することができる。図１９は、アンテナをアップ・リンク受信モードでもダウン・リンク送信モードでも使用できるようにアンテナを二重化するように重み付け増幅器とそれぞれのアンテナとの間に結合されたダイプレクサ１６Ｄおよび１８Ｄを示している。しかし、アップ・リンク信号を受信するのに別個の基地局アンテナを用いてよい。
【００８６】
好ましい変形形態では、１本のアンテナは、それに対応する重みが１＋ｊ０（または振幅＝１、位相＝０°）に設定された基準として用いられる。他方の重みは、基準重みに対して決定される。一般に、基地局２１０は、各々がアンテナ、ダイプレクサ、重み付け増幅器、およびすべての関連するエンコーダを有する２つ以上のチャネルを使用することができる。Ｍが送信側アンテナの数である場合、求める必要のあるのは差分情報（すなわち、重み）だけであるので、求めなければならない重みの数はＭ−１である。以下の説明では、一般性を失わずに、１つの複素数重みを求めるだけで済むように２本の送信側アンテナ（Ｍ＝２）に焦点を当てる。
【００８７】
図１９において、遠隔局２３０は、遠隔局アンテナ２３２と、ダイプレクサ２３３を通して遠隔局アンテナ２３２に結合された遠隔局受信機２３４と、信号測定回路２３８と、プロセッサ２４０とを含んでいる。受信機２３４は、遠隔局２３０が第１および第２の送信アンテナから第１および第２の信号を受信するための回路を構成する。信号測定回路２３８およびプロセッサ２４０および本明細書で説明する制御モジュールは、遠隔局２３０が、受信された第１および第２の信号に基づいてチャネル状態情報を得、チャネル状態情報を複数のチャネル状態情報セグメントに区分するための回路を構成する。信号測定回路２３８は、複数の直交アンテナのそれぞれから受信された信号強度（および位相）を測定し、プロセッサ２４０はチャネル状態情報を得る。信号測定回路２３８は、受信された瞬間信号強度（および位相）を測定し、あるいは他の変形態様では、基準時間に、平均された受信信号強度および位相を測定する。
【００８８】
プロセッサは、信号測定回路２３８から与えられた情報からチャネル状態情報を得る。プロセッサは、それぞれの異なるアンテナから受信された信号から基準信号を選択する。プロセッサは、複数のアンテナのそれぞれについて、信号測定回路２３８によって求められた受信信号強度（および位相）を選択された基準信号強度（および位相）で割る。この比は、複素数（すなわち位相／振幅対）の比として求められる。基準アンテナに関する比は、定義により１＋ｊ０である。アンテナが２本である場合、送信すべき比は１つだけであり、すなわち、基準アンテナの比は一定の基準である。
【００８９】
プロセッサ２４０は、正規化された比からチャネル状態情報を得る。各比は、振幅と角度情報の両方を含む。このプロセスの目的は、２本のアンテナ（またはそれよりも多くのアンテナ）から送信された信号の位相を、それらが遠隔局２３０で建設的に補強されるように調整する。建設的な補強を確実に行うには、各アンテナから送信される信号を基準アンテナに対して位相を遅れさせるかまたは進めることが望ましい。たとえば、第１のアンテナ１６が基準アンテナである場合、第２のアンテナ１８から受信される信号に関する比の角度部分がさらに調べられる。この角度が基準アンテナに対して４５°進んでいる場合、遠隔局２３０で建設的な補強を実現するには第２のアンテナ１８の送信機で４５°の遅延を導入する必要がある。したがって、プロセッサ２４０は、初期送信信号の位相に所望の追加の遅延を足し、この足し算の結果が３６０より大きい場合には３６０を引くことによって、遠隔局２３０で建設的な補強を実現するのに必要な位相の遅れまたは進みの量を求める。この位相角は次いで、チャネル状態情報の一部として送信される位相角になる。
【００９０】
プロセッサ２４０は、チャネル状態情報の振幅部分も求める。ここでの目的は、アンテナから遠隔局２３０までの最良の経路（すなわち、減衰が最も弱いパス）を有するアンテナを強調することである。すべてのアンテナから送信される総パワーは、ここでは一定とみなしてよい。チャネル状態情報の振幅部分によって解決すべき問題は、総送信パワーをどのように分割すべきかである。
【００９１】
プロセッサ２４０は、このために、各アンテナごとに、受信されたパワーを基準信号で受信されたパワーで割った比を算出することによってチャネル利得（減衰の逆数）を測定する。受信されたパワーは、信号測定回路２３８によって測定された信号強度の二乗である（すなわち、Ｐｉ ＝ （ａｉ）２。この式で、ａｉはアンテナｉからの信号強度である）。それぞれの異なるアンテナまたはアンテナ・ビームを介して送信される信号は、信号パワーＰＴＸで送信される信号上に変調されたこの信号固有の互いに直交するパイロット符号を含んでいる。遠隔局は、複合チャネル・インパルス応答、すなわちＨｉ ＝ ａｉｅｘｐ（φｉ）を、受信された信号を受信された基準信号で割った比として測定する。この場合、φｉは、測定中の信号の相対位相であり、ａｉは相対信号強度である。次いで、Ｐｉがａｉの二乗として求められる。各チャネルごとの相対チャネル応答は、受信パワーに関して測定される。アップ・リンク発信チャネルにおいて振幅フィードバック情報用に１ビットのみが予約されている場合、このビットは好ましくは、減衰が最も弱いパスを有するアンテナによって遠隔局２３０に総パワーの８０％を送信し、減衰が最も激しいパスを有するアンテナによって総パワーの２０％を送信するよう命令する。
【００９２】
アップ・リンク発信チャネルにおいて振幅フィードバック情報用に２ビットが予約されている場合、これらのビットは４つの振幅状態を定義することができる。たとえば、プロセッサ２４０は、アンテナ１６からのパス減衰とアンテナ１８からのパス減衰との比を算出し、次いで、この比がとることのできる所定の範囲の値に従ってこの比をスライスする。このスライシング・プロセスでは、４つのサブレンジが定義され、算出された比が４つのレンジのうちのどれに適合するかが識別される。各サブレンジは、２本のアンテナ１６および１８によって送信された総パワーの所望の分割を、たとえば、それぞれ８５％／１５％、６０％／４０％、４０％／６０％、および１５％／８５％と定義する。したがって、この２ビットは、これらの分割のうちの１つを、２本のアンテナによって送信された総パワーにおける所望の分割として符号化する。
【００９３】
当業者には、これらの教示を考慮すれば、チャネル状態情報の振幅部分を様々な手段によって算出できることが理解されよう。本明細書ではテーブル参照手段について説明するが、送信すべき総パワーの分割を算出する他の手段も同等である。パワー分割を定義するのに３ビット以上を用いてよいことが理解されよう。
【００９４】
プロセッサ２４０はまた、チャネル状態情報（上述の振幅部分および位相角部分を含む）を構成に基づいて複数のチャネル状態情報セグメントに区分する。遠隔局２３０は、複数のチャネル状態情報セグメントを基地局２１０に送信する送信機２４２をさらに含んでいる。
【００９５】
送信すべきチャネル状態情報は、位相・振幅情報の形の複素係数であり、アップ・リンク発信チャネルにおける対応するスロットで搬送されるいくつかのセグメント（Ｎ個のセグメント）で遠隔局２３０から基地局２１０に送信する必要がある。Ｎ個のスロットのＮ１およびＮ２（Ｎ ＝ Ｎ１ ＋ Ｎ２）への区画は、最初のＮ１個のスロットが位相情報を搬送し、残りのＮ２個のスロットが振幅情報を搬送するように行われる。基本的に、Ｎ１およびＮ２は任意に選択できるが、これらのパラメータの共通の値はＮ１ ＝ Ｎ２ ＝ Ｎ／２であってよい。各スロットが対応する情報セグメントの搬送用にＫビットを予約すると仮定する。位相は次式の精度で分解することができる。
【００９６】
【数３】
2004502376.tif 000023
振幅は次式の精度で分解することができる。
【００９７】
【数４】
2004502376.tif 000024
上式で、Ａｍａｘは最大振幅である。
【００９８】
たとえば、スロットの数Ｎが６であり、Ｎ１およびＮ２のそれぞれに３つのスロットが予約されていると仮定する。スロット当たりビット数Ｋが１であると仮定し、最大振幅Ａｍａｘが３ Ｖであると仮定する。そうすると、位相および振幅の精度はφｍｉｎ ＝ ４５°であり、振幅Ａｍｉｎは０．３７５ Ｖである。しかし、スロット当たりビット数Ｋを２に増やした場合、送信できる位相および振幅の精度はφｍｉｎ ＝ ５．６°であり、振幅Ａｍｉｎは０．０５Ｖである。
【００９９】
一般に、厳密なチャネル状態情報の量子化形態または打切り形態は、打切り形態の各ビットがアップ・リンク発信チャネルで利用可能なビットの数に厳密に一致するように形成される。打切り態様は位相セグメントφｉ（ｉ ＝ １からＮ１）に区分され、各セグメントは、最上位ビット（ＭＳＢ）が第１のセグメントで送信され、最下位ビット（ＬＳＢ）が最後のセグメントで送信されるように階層順に送信される。同様に、各振幅セグメントＡｉ（ｉ ＝ １からＮ２）は、次のチャネル状態情報（比）の量子化セグメントまたは打切りセグメントを含んでおり、かつ各振幅セグメントは階層順に送信される。
【０１００】
本発明の本態様では、ダウン・リンク・ビームを形成する際に用いられる位相角精度および振幅精度が改善されるため、移動通信のダウン・リンク性能が向上する。この態様は、低可動性環境に特に適しており、かつ室内環境および歩行者環境における高ビット・レート用途に適している。この態様は、ラップトップ・コンピュータ用の高ビット・レート無線データ用途に特に適している。
【０１０１】
たとえば、遠隔局が毎秒１ｍ（毎時３．６ｋｍ）の速度ｖで移動しており、搬送波周波数が２ギガヘルツ（λ＝０．１５ｍ）であると仮定する。最大ドップラー周波数ｆＤはｖ／λであり、チャネル・コヒーレンシ時間ＴＣは次式のように算出される。
【０１０２】
【数５】
ＴＣ ＝ １／（２ｆＤ） ＝ λ／（２ｖ） ＝ ７５ミリ秒
チャネル状態情報は、ＴＣ／１０に等しい期間にわたって安定である（ほぼ一定）と仮定することができ、したがって、チャネル状態情報をこの７．５ミリ秒の安定した期間の間に遠隔局２３０から基地局２１０に送信することができる。広帯域ＣＤＭＡ（ＷＣＤＭＡ）標準で、スロット持続時間は０．６２５ミリ秒と定められているので、１２個のスロットを用いてチャネル状態情報を基地局に送り返すことができる。
【０１０３】
チャネル状態情報をアップ・リンク・スロットに詰める方法はいくつかある。表１は、スロット当たり１ビットのみ（Ｋ＝１）に基づく例を示している。表１において、位相角情報と振幅情報の両方に３ビット精度が用いられている。位相角は最初の６つのスロットで送信され、振幅情報は最後の６つのスロットで送信される。どちらの場合も、最上位ビットが最初に送信される。スロット１では、３ビット位相角の最上位ビットが送信される。スロット２では、信頼性を向上させるために同じビットが繰り返される。その後、残りの位相角が送信される。振幅情報ビットも同様に送信される。第１のビットは、１ビットの場合と同様に位相角を１８０°の精度で示す。スロット３の後で、位相角が、２ビットの場合と同様に９０°の精度で送信され、スロット５の後で、位相角が、３ビットの場合と同様に４５°の精度で送信される。位相角がチャネルのコヒーレンシ時間の間に約３６０°変化すると仮定した場合、上記の例では、位相角は、１２個のスロットを送信するのに必要な７．５ミリ秒の期間に約３６°変化する。これは、３ビット・データ（４５°）で利用可能な位相精度に相当する。
【０１０４】
スロット７の後で、振幅情報が、１ビットの場合と同様に最大振幅の０．５の精度で送信される。スロット９の後で、振幅情報が、２ビットの場合と同様に最大振幅の０．２５の精度で送信され、スロット１１の後で、振幅情報が、３ビットの場合と同様に最大振幅の０．１２５の精度で送信される。
【０１０５】
【表１】
チャネル状態情報を基地局に送信するためのフォーマット
2004502376.tif 000025
【０１０６】
一般に、位相情報は振幅情報よりも重要である。最適な最大比合成は、振幅情報フィードバックがない場合に使用される等利得合成よりも約１ｄＢ優れているに過ぎず、したがって、位相ビット（Ｎ１）への割当てを増やし振幅ビット（Ｎ２）への割当てを減らすと有利である。たとえば、フィードバック・チャネル状態情報を３．１２５ミリ秒の冗長性なしにＷＣＤＭＡフォーマットで送信できるように３位相ビットおよび２振幅ビットを割り当てることができる。
【０１０７】
許容フィードバック能力（たとえば、１ビット／スロット以上）とフィードバック信頼性（たとえば、反復ビットまたは冗長ビット）とフィードバック精度（たとえば、位相角ビットおよび振幅ビットの数）との兼ね合せは用途および環境に応じて決まる。たとえば、冗長性エラー検査を行えるように公知のＳＥＣＤＥＤ（信号エラー訂正、２重エラー検出）フォーマットの３ビット検査符号を８ビットの情報に付加することができる。当業者には、これらの教示を考慮して、フィードバック能力、フィードバック信頼性、およびフィードバック精度を用途および環境にどのように整合すべきかが理解されよう。
【０１０８】
プロセッサ２４０（図１９）は、チャネル状態情報をシステム・モードによって定められるフォーマットに従って複数のチャネル状態情報セグメントに区分する。実際には、システムは、各々が異なるフォーマットを定める複数のモードを備えてよい。たとえば、１つのモードにより、互いに等しい振幅を命令する位相角情報のみを各アンテナに送信し、他のモードにより、３ビットの位相角情報および１ビットの振幅情報を送信することができる。次いで、送信機２４２は、アップ・リンク発信チャネルにおける複数のチャネル状態情報を符号化し、符号化された情報をダイプレクサ２３３およびアンテナ２３２を通して基地局２１０に送信する。
【０１０９】
この態様の一変形態様では、アップ・リンク発信チャネルにおけるチャネル状態情報を表すのに１ビットからたとえば２０ビットを必要とするいくつかのモードがある。この変形態様では、プロセッサ２４０は、各更新間の変化に基づいて、チャネル状態情報が変化する速度を求める。この速度が遅く、遠隔局が低速で移動しているか、または静止していることを示しているときは、それに応じてフィードバック・モードが、チャネル状態情報のより多くのデータ・ビットを基地局に送信できるようにするモードに変更される。しかし、チャネル状態情報が急速に変化し、遠隔局が高速に移動していることを示すときは、それに応じてフィードバック・モードが、チャネル状態情報更新のたびに送信されるビットを少なくするモードに変更される。
【０１１０】
基地局２１０は、アップ・リンク発信チャネルで符号化された情報を受信し、受信機／検出器２２０で複数のチャネル状態情報セグメントを復号する。次いで、プロセッサ２２０Ｐは、受信された複数のチャネル状態情報セグメントからチャネル状態情報を再構成し、重みＷ１およびＷ２を生成する。重みＷ１およびＷ２は、再構成されたチャネル状態情報に基づいて、それぞれ第１および第２のアンテナ１６および１８に送られる第１および第２の供給信号ＣＨ１およびＣＨ２を重み付けするように、それぞれの増幅器１０２および１０４に供給される。
【０１１１】
この態様の２つの変形態様はプロセッサ２２０Ｐで実現することができる。第１に、プロセッサは、増幅器１０２および１０４に加えられる重みＷ１およびＷ２を形成する前に、すべてのセグメントを収集して総チャネル状態情報を再構成することができる。あるいは、チャネル状態情報として、基地局にまず位相角が送信され、位相角セグメント内ではまず最上位ビットが送信される。Ｗ１およびＷ２の値は、増幅器１０２および１０４へのフィードバックをより早く行うために各ビットが受信されるたびにプロセッサ内で更新することができる。これによって、事実上より大きなフィードバック帯域幅が得られる。
【０１１２】
図２０において、プロセッサ２４０上で実施される方法は、通常ソフトウェア・モジュールおよび／または論理を有するプロセッサで実施されるいくつかの段階を含む。しかし、当業者には、ＡＳＩＣまたは他のカスタム回路を用いたプロセッサでこれらの段階を実施できることが理解されよう。
【０１１３】
段階Ｓ２で、プロセッサは、複数のアンテナのそれぞれについて、信号測定回路２３８によって求められた受信信号強度および位相（複素数）を受信する。段階Ｓ４で、プロセッサは、受信された信号のうちの１つを基準信号として選択する。この選択は任意であってよく、あるいは最大の位相遅れを有する信号（遅れさせる必要がある可能性が最も低い）を選択してもよい。段階Ｓ６で、プロセッサは、信号測定回路２３８によって求められた受信信号強度および位相（複素数）を、受信された基準信号強度および位相（複素数）で割る。基準アンテナに関する比は、定義により１＋ｊ０である。アンテナが２本である場合、求めて送信すべき比は１つだけであり、基準アンテナの比は一定の基準である。
【０１１４】
段階Ｓ８（図２０）で、プロセッサ２４０は、遠隔局２３０で建設的な補強を行うために各送信側アンテナで必要とされる位相の遅れまたは進みの量を求める。最大の遅れを持つ信号として基準信号を選択する場合、残りの信号はアンテナにおいて遅延を加えることによって基準信号との位相合わせを行うことができる。段階Ｓ８で、必要な追加の遅延が求められるが、非基準信号の位相に追加の位相遅延を足した位相が３６０°よりも大きくなった場合は３６０が引かれる。次いで、この位相角は、チャネル状態情報の一部として送信される位相角になる。当業者には、これらの教示を考慮して、アップ・リンク発信チャネルでチャネル・インパルス応答の位相角だけを送信すればよくなるように段階Ｓ８を基地局で実行できることが理解されよう。
【０１１５】
段階Ｓ１０で、送信分布（各送信アンテナ間での総パワーの割当て）を定めるためのパワー管理情報が得られる。当業者には、これらの教示を考慮して、チャネル状態情報の振幅部を様々な手段によって計算できることが理解されよう。本明細書では、テーブル参照手段について説明するが、送信すべき総パワーの分割を算出する他の手段も同等である。
【０１１６】
たとえば、各アンテナからの信号の相対振幅および相対位相を、基地局でさらに処理できるようにアップ・リンク発信チャネルで送信することができる。あるいは、遠隔局は、段階Ｓ１０で所望のパワー分布を示す信号を生成することができる。アップ・リンク発信チャネルで振幅フィードバック情報用に１ビットしか予約されていない場合、このビットは好ましくは、減衰が最も弱いパスを有するアンテナから遠隔局２３０に総パワーの８０％を送信し、減衰が最も激しいパスを有するアンテナから総パワーの２０％を送信するよう命令する。アップ・リンク発信チャネルで振幅フィードバック情報用に２ビットが予約されている場合、これらのビットは４つの振幅サブレンジを定義することができる。たとえば、それぞれ８５％／１５％、６０％／４０％、４０％／６０％、および１５％／８５％を定義することができる。したがって、この２ビットは、これらのサブレンジの一方を、２つのアンテナによって送信される総パワーにおける所望の分割として符号化する。当業者には、より多くのアンテナへの拡張、またはチャネル状態情報の振幅部分を表すのにより多くのビットを用いるようにする拡張が明らかであろう。テーブル参照またはその他の手段の厳密な性質は、アップ・リンク・フォーマットにおいてチャネル状態情報の振幅部分を保持するために予約されるビットの数に依存する。
【０１１７】
段階Ｓ１２で、チャネル状態情報が区分され、本明細書で説明するフォーマット（たとえば、表１）に変更される。段階Ｓ１４で、各セグメントは順次、アップ・リンク発信チャネルで基地局に送信される。そこから、アンテナに対するそれぞれの重みが回復され、増幅器１０２および１０４（図１９）に加えられる。
【０１１８】
アップ・リンク通信およびダウン・リンク通信が様々な周波数を介して行われる周波数分割二重化システムでは、２つの方向がそれぞれの異なる周波数に基づく方向であるため、アップ・リンク情報からダウン・リンク・チャネル状態を厳密に求めることは不可能である。本システムは、ダウン・リンク・データからダウン・リンク・チャネル状態を測定し、次いで、送信されるダウン・リンク信号の振幅および位相を調整するコマンドをアップ・リンク発信チャネルで送信するという利点を有している。
【０１１９】
図２１において、基地局のアンテナ１は、セクタ・カバレージ型のアンテナである。アンテナ１は信号を直接パス３上で遠隔局２に送信する。しかし、別のマルチパス信号が電波散乱体４から反射され、マルチパス５上を進む。その結果、遠隔局２は、この信号の２つのレプリカを互いにわずかに異なる時間に受信する。図２２において、２つのレプリカは、時間ｎＴおよび時間ｎＴ＋τで受信される信号として示されており、この場合、τは、直接パス３に対するマルチパス５の追加の長さによって起こる追加の時間遅延である。マルチパス遅延は、２つのパス上で受信される２つの信号間に破壊的な干渉を引き起こすような遅延であってよい。他の電波散乱体によってさらに多くのマルチパス信号を生成されることがある。
【０１２０】
従来のレーキ受信機は、ローカル信号（たとえば、ＣＤＭＡ信号の拡散符号）と、それぞれの異なる遅延を用いて受信された信号のレプリカを含む受信信号とを相関付ける。正しい遅延を用いた場合、各信号は、エネルギーを補強するようにコヒーレントに合成される。ローカル信号（たとえば、所望の拡散符号）が所望の信号路からの信号と相関付けされると、ローカル信号は他のあらゆる信号レプリカ（たとえば、それぞれの異なる遅延を有する信号路からの信号レプリカ）とも相関付けされる。他の信号レプリカとの相関に対応する項は不要な項であり、システムの性能を劣化させる傾向がある。不要な相関項は、それぞれの異なる符号を有する様々なユーザ間の直交性を失わせ、その結果、同一チャネル・ユーザが互いに干渉し始める。この劣化効果は、高ビット・レート・リンクで通常用いられる短い拡散符号の場合に顕著になる。
【０１２１】
本発明は、レーキ受信機を従来とは異なるように動作させる。本発明は、ビーム・フォーミングを用いて、それぞれの異なる信号路を分離し、すべての信号レプリカが受信機に同時に到来するように各信号レプリカ（たとえば、各ビーム）に事前送信時間ずれ補償を施す。このようにして、受信機は、実際には複数のパス（たとえば、図１のパス３および５）上で複数の信号を受信しコヒーレントに合成するにもかかわらず、１タップ・チャネルによってのみ処理された信号を受信するように見える。これによって、直交性が失われるのが避けられ、他の場合にはシステム性能を劣化させる恐れのある相互相関項を最小限に抑えるかまたは無くす。
【０１２２】
本発明の態様において、所望のデータは２つ以上の空間−時間符号化信号に含められる。各信号は、固有の互いに直交する署名符号によって識別される。空間−時間符号化信号の１つが他の空間−時間符号化信号に対して著しく遅延した場合、署名符号の直交性が低下することがある。最も短いパスの信号を、より長いパスの信号が遠隔局２に到来するのと同時に遠隔局２に到来するように遅延させることが好ましい。
【０１２３】
図２３において、例示的なシステムはアンテナ１および遠隔局２を含んでいる。例示的なアンテナ１は、バトラー・マトリックス・マルチビーム・アンテナ・アレイまたは他の任意のマルチビーム・アンテナ・アレイであってよい。この例の所望のデータは、２つの空間−時間符号化信号Ｉ２およびＩ５として符号化される。空間−時間符号化信号Ｉ２およびＩ５はそれぞれビームＤ２およびＤ５で送信される。ビームＤ５は信号Ｉ５を直接パス３上で遠隔局２に送信する。ビームＤ２は信号Ｉ２を間接マルチパス５上で遠隔局２に送信する。
【０１２４】
図２６に、空間−時間符号化信号Ｉ２およびＩ５を生成する例示的なエンコーダが示されている。図２６は図２に類似している。ただし、図２のアンテナ１６および１８は図２３のマルチビーム・アンテナで置き換えられており、プログラム可能な遅延線（たとえば、選択可能なマルチタップ遅延線）がマルチプライヤ１４とマルチビーム・アンテナとの間に結合されている。マルチプライヤ１２は、マルチプライヤ１４によって信号ＣＨ２に符号化される署名符号と互いに直交する署名符号（ＯＣ）を有する信号ＣＨ１を符号化する。署名符号は、様々な形態で直交するトレーニング系列、パイロット符号、または拡散系列であってよい。遠隔局２は、これらの署名符号が互いに直交するかぎり、これらの署名符号を用いて、ビームＤ２から間接パスで受信された信号から、ビームＤ５から直接パスで受信された信号を分離する。当業者には、図２３および図２６に示されている２つのビームおよび対応する空間−時間符号化信号を２つよりも多くのビームに一般化することができ、すべての信号の時間同期をとるために追加のプログラム可能な遅延線が必要になることがあることが理解されよう。
【０１２５】
図２４および図２５に示されているように、ビームＤ５からの直接信号は、ビームＤ２からの間接信号が受信されるよりも時間τだけ早く遠隔局２で受信される。署名符号間に最良の直交性を維持するには、各信号を時間的に揃えることが望ましい。受信機（後述のように場合によっては基地局の受信機であり、場合によっては遠隔局２の受信機である）は、各信号を揃えるのに必要な時間遅延τを求める。遠隔局２で最後に受信される信号（たとえば、信号Ｉ２）を基準空間−時間符号化信号とみなすことができる。次に、残りの信号を少なくとも１つの残りの空間−時間符号化信号（たとえば、信号Ｉ５）とみなすことができる。この態様では、少なくとも１つの残りの空間−時間符号化信号は、送信される前に基地局のプログラム可能な遅延線（図２６参照）で遅延させられる。各信号は、少なくとも１つの残りの空間−時間符号化信号が、遠隔局で受信されるときに基準信号と時間的に揃うように十分な遅延によって遅延させられる。図２３に示す例では、遠隔局２で最後に受信される信号は、マルチパス５が長いために信号Ｉ２である。信号Ｉ５は、信号Ｉ２が遠隔局２に到来するのと同時に遠隔局２に到来するように遅延させる必要がある。
【０１２６】
空間−時間ダイバーシチ技術（図２）でもビーム−空間ダイバーシチ（図２３）でも、上述のように遠隔受信機が信号ＣＨ１およびＣＨ２を分離することが重要である。これは、様々な形式の直交署名符号を用いることによって行われる。２つのパス、すなわち直接パス３およびマルチパス５からの信号が遠隔局２に到来する到来時間の差を遅延拡散と呼ぶ。遅延拡散が存在しないか、または最小限であるとき、署名符号の直交性が保たれる。しかし、署名符号のかなりの遅延拡散が存在する周波数選択チャネルでは、各チャネル間の直交性が失われることがあり、遠隔局２がそれぞれのチャネルで搬送される信号を分離することは困難になる。たいていの一般的な符号化系列は、各署名符号間の所与の位相関係についてのみ小さい値かまたは零を有し、他の位相関係については非零を有する非理想的な相互相関関数（ＣＣＦ）を特徴とする。
【０１２７】
マルチパス・チャネル上で遠隔局２に送信される複数の空間−時間ダイバーシチ信号はそれぞれの異なる遅延を受ける。位相がずれる所与の位置でのＣＣＦの値は通常、非零であり、位置ごとに異なるので、無線チャネルによって課されるそれぞれの異なるパス遅延の、送信信号に対する効果として、遠隔局２が各信号を分離するのに用いる署名符号間の直交性が低下する。直交性が失われると、他の場合には無線通信システムにおける基地局と遠隔局との間の信号の空間−時間符号送信によって得られるダイバーシチ利得が低下する。
【０１２８】
本態様において、基地局に関連するマルチビーム・アンテナ・アレイは、マルチビーム・アンテナ・アレイの複数のビームのそれぞれで関心対象の遠隔局からアップ・リンク信号を受信する。アップ・リンク信号は、パイロット信号でも、アップ・リンク発信チャネルでも、信号の送信元を関心対象の遠隔局として識別する他の任意のアップ・リンク・チャネルであってもよい。アップ・リンク信号は、マルチビーム・アンテナ・アレイの対応する複数のビームで受信される無線信号から導かれる複数の信号として受信される。
【０１２９】
基地局の受信機は、複数の受信信号のそれぞれについて、署名符号により関心対象の特定の遠隔局から発信された信号成分として識別される信号成分を分離する。複数のビームの各ビームの受信信号成分は、基準ビームの信号成分に対する特定の時間遅延または遅延拡散における関心対象の特定の遠隔局の識別された信号のレプリカを含む。基地局の受信機は、それぞれのビームからの複数の信号成分を処理し、最後に受信された信号成分と、それぞれのビームから受信された他の信号成分のそれぞれを、基準ビームで受信された信号成分と揃えるのに必要な遅延拡散とを含むビームを基準ビームとして識別する。基地局が複数の遠隔局に対処するとき、このプロセスは、各遠隔局または選択された遠隔局に対して繰り返すことができる。選択される遠隔局は、高い送信パワーを有する遠隔局であってよい。高い送信パワーは、たとえば高データ・レート要件によって必要とされることがある。
【０１３０】
図２７は、図２３に示す８ビーム基地局システムと同様の１６ビーム基地局システムの代表的なチャネル・インパルス応答すなわち遅延分布プロファイル３００を示している。基地局は、マルチビーム・アンテナの各ビームに関連する遅延拡散τを測定する。しきい値を超えた信号強度を有する受信信号の場合、「ｘ」は、瞬間的なかつ／または平均された信号強度が所与のしきい値を超えていることを示す。それぞれ３０４、３０６、および３０８に示された方向Ｄ３、Ｄ６、およびＤ１２は、（たとえば、遅延τ４からτ６にわたる）最小遅延拡散を有する信号を含む。いくつかの潜在的な方向が利用可能である場合、生じた干渉の白化、基地局によって用いられる複数のパワー増幅器におけるパワーの均等な分散、平均を超えた干渉が同一チャネル・ユーザに対して起こる可能性がある方向の回避のような追加の基準に基づいて、利用可能な方向のうちの好ましい方向が選択される。たとえば、高パワー・ビームによって照明される領域内に１人または複数の低ビット・レート・ユーザが位置している場合、高パワー・ビームによってこれらの低ビット・レート・ユーザに干渉が起こる可能性がある。好ましい状況によっては、より有効な干渉白化を実現するためにビーム・ホッピングを施してもよい。
【０１３１】
動作時には、基地局は、最小遅延拡散を有する方向を選択する。たとえば、基地局は、少なくとも２つのビームのうちの対応するビームで少なくとも２つの空間−時間符号化信号を送信するために、マルチビーム・アンテナ・アレイによって形成できる複数のビームのうちの少なくとも２つのビームを選択する。少なくとも２つのビームは、基準ビームおよび少なくとも１つの残りのビームを含む。基地局はまた、プログラム可能な遅延線をプログラムする際に用いられる、少なくとも１つの残りのビームの各ビームに対応する時間遅延を、遅延分布プロファイル３００から求める。
【０１３２】
基地局は、基準空間−時間符号化信号および少なくとも１つの残りの空間−時間符号化信号を形成するように、少なくとも２つの空間−時間符号化信号の各信号を、少なくとも２つの空間−時間符号化信号に符号化された他の各署名符号と互いに直交する署名符号で符号化する（図２６の１２および１４を参照されたい）。図２３の例では、基準空間−時間符号化信号を信号Ｉ２とみなすことができ、少なくとも１つの残りの空間−時間符号化信号を信号Ｉ５とみなすことができる。しかし、当業者には、これらの教示を考慮して、本態様を２つよりも多くの空間−時間符号化信号に拡張するにはどうすべきかが理解されよう。
【０１３３】
基地局は、少なくとも１つの残りの空間−時間符号化信号の各信号を遅延させ、少なくとも１つの遅延空間−時間符号化信号（たとえば、図２６の信号Ｉ５）を形成する。基地局は次いで、基準空間−時間符号化信号（たとえば、信号Ｉ２）と少なくとも１つの遅延空間−時間符号化信号（たとえば、信号Ｉ５）の両方が遠隔局２に同時に到来するように、少なくとも２つのビームの各ビームで基準空間−時間符号化信号および少なくとも１つの遅延空間−時間符号化信号を送信する。
【０１３４】
本態様は、遠隔局から基地局へのフィードバック・チャネルには依存しない。その代わりに、通常の発信信号のアップ・リンク測定値のみから基地局によって送信方向が選択される。アップ・リンク・チャネル応答を長期間にわたって平均して高速フェージングを軽減することによって、ダウン・リンク・チャネル応答のパワー応答を推定することができる。示されるアップ・リンク・チャネルとダウン・リンク・チャネルはパワーの点で相反する。
【０１３５】
しかし、周波数分割二重化（ＦＤＤ）システムでは、フィードバック測定により、複雑さが増すことを犠牲にして結果を向上させることができる。アップ・リンク通信およびダウン・リンク通信が様々な周波数を介して行われる周波数分割二重化システムでは、２つの方向がそれぞれの異なる周波数に基づく方向であるため、アップ・リンク情報からダウン・リンク・チャネル状態を厳密に求めることは不可能である。
【０１３６】
上述の態様では、基地局がダウン・リンク・チャネル応答の代わりにアップ・リンク・チャネル応答を測定する態様について説明した。完全なダウン・リンク・チャネル・インパルス応答を得るには、ダウン・リンク・チャネルを直接測定し、ダウン・リンク・チャネル状態をフィードバック・チャネルで、測定を行う遠隔局から、測定値（たとえば、遅延分布プロファイル３００）を必要とする基地局に送信する必要がある。
【０１３７】
遠隔局は、基地局における方向選択および遅延に必要な計算を行うのではなく、これらの機能に関与するか、またはこれらの機能を実行する。合意された標準信号が、互いに直交するパイロット系列またはトレーニング系列や拡散符号のような、各ビームに符号化された識別子すなわち署名符号と共に、基地局からすべての遠隔局に送信される。遠隔局は次いで、チャネル・インパルス応答（たとえば、遅延分布プロファイル３００）を測定し、送信の好ましい方向および遅延を基地局に知らせる。
【０１３８】
当業者には、これらの教示を考慮して、チャネル性能を２段階プロセスで測定することができる。第１の段階で、基地局は、アップ・リンク・チャネルのインパルス応答の推定値を求め、この推定値をダウン・リンク・チャネルのインパルス応答の代わりに使用する。次いで、基地局は、第１の推定プロセスによって示される遅延を少なくとも１つの残りの空間−時間符号化信号に加える。
【０１３９】
第２の段階で、ダウン・リンク・チャネルが直接測定される。合意された標準信号が、互いに直交するパイロット系列またはトレーニング系列や拡散符号のような、各ビームに符号化された識別子すなわち署名符号と共に、基地局からすべての遠隔局に送信される。遠隔局は次いで、チャネル・インパルス応答（たとえば、遅延分布プロファイル３００）を測定し、送信の好ましい方向および遅延をフィードバック・チャネル上で基地局に知らせる。
【０１４０】
図２８において、セット・アップ・プロセスＳ２００によってアップ・リンク・チャネル応答が測定され、測定された遅延が、ダウン・リンク・チャネル送信を制御するように設定される。プロセスＳ２００は、チャネル応答を測定する段階Ｓ２０２と、使用すべきビームを選択する段階Ｓ２０４と、選択されたビームに対する時間遅延を求める段階Ｓ２０６と、基地局の可変遅延線（図２６参照）を、求められた遅延を課すように構成する段階Ｓ２０８とを含む。可変遅延線は、素子間に複数のタップが配置された一定遅延素子のシーケンスで構成することができる。遅延線は、スイッチを用いて様々なタップを出力として選択することによって変化させられる。段階Ｓ２０４で、基地局は、基地局に関連するマルチビーム・アンテナ・アレイによって形成された複数のビームのうちの少なくとも２つのビームを選択する（ただし、図２３および図２６には２つのビームしか示されていない）。これらのビームにおいて、空間−時間エンコーダによって生成された対応する少なくとも２つの空間−時間符号化信号が送信される（ただし、図２３および図２６には２つのビームしか示されていない）。少なくとも２つのビームは、基準ビームおよび少なくとも１つの残りのビームを含む。段階Ｓ２０６で、基地局は、少なくとも１つの残りのビームの各ビームに対応する時間遅延を求める。段階Ｓ２０８で、基地局は、少なくとも１つの残りのビームの各ビームに対応する時間遅延を可変遅延線に設定する。各可変遅延線は、マルチビーム・アンテナ・アレイと空間−時間エンコーダとの間に結合されている（図２６参照）。
【０１４１】
図２９において、タイム・アライン・プロセスＳ２２０により、段階Ｓ２２２で、選択された各ビームの空間−時間符号化信号が、すべての他のビームに直交する署名符号でマーク付けされ、段階Ｓ２２４で、選択されたビームが、求められた遅延拡散に従って送信され、段階Ｓ２２６で、遅延した信号が基地局に送信される。段階Ｓ２２２で、基地局は、基準空間−時間符号化信号および少なくとも１つの残りの空間−時間符号化信号を形成するように、少なくとも２つの空間−時間符号化信号の各信号を、少なくとも２つの空間−時間符号化信号に符号化された他の各署名符号と互いに直交する署名符号で符号化する。段階Ｓ２２４で、基地局は、少なくとも１つの残りの空間−時間符号化信号の各信号をそれぞれの可変遅延線で遅延させ、少なくとも１つの遅延空間−時間符号化信号を形成する。段階Ｓ２２６で、基地局は、基準空間−時間符号化信号および少なくとも１つの遅延空間−時間符号化信号を少なくとも２つのビームの各ビームで送信する。
【０１４２】
図３０において、フィードバック・プロセスＳ２４０を用いる遠隔局は、ダウン・リンク複合チャネル状態情報を測定し、この情報を基地局に送り返す。 プロセスＳ２４０は、基地局に関連するアンテナ・システムから少なくとも２つの識別子署名（たとえば、それぞれの異なるパイロット信号）を受信する段階Ｓ２４２と、受信された信号に基づいて複合チャネル状態情報を得る段階Ｓ２４４と、複合チャネル状態情報を複数のチャネル状態情報セグメントに区分する段階Ｓ２４６と、複数のチャネル状態情報セグメントを系列として基地局に送信する段階Ｓ２４８とを含む。セグメントの系列は、位相角の最下位ビットよりも前に位相角の最上位ビットを送信する。セグメントの系列は、振幅の最下位ビットよりも前に振幅の最上位ビットを送信する。セグメントの系列は、位相角のビットを、同じレベルの有意性を持つ対応する振幅ビットよりも前に送信する。チャネル・インパルス応答測定値をフィードバックするために、各ビーム（またはアンテナ）を、他のすべてのパイロット署名に直交する固有のパイロット署名に関連付ける必要があることに留意されたい。
【０１４３】
当業者には、これらの教示を考慮して、電気回路、特殊な特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、あるいはソフトウェア・プログラムを実行するかまたはデータ・テーブルを使用するコンピュータまたはプロセッサで様々なシステム構成要素を実現できることが理解されよう。たとえば、図４、図５、図１１、または図１２のエンコーダ１０、マルチプライヤ１２、１４、および増幅器１０２、１０４は、性能要件に応じて回路またはＡＳＩＣ、あるいは場合によってソフトウェア制御プロセッサで実現してよい。図１１のビーム・フォーマ４０は通常、回路またはＡＳＩＣで実現され、変換器１０１、１０３およびマルチプライヤ１０５、１０７は通常、回路またはＡＳＩＣで実現されるが、ソフトウェア制御プロセッサで実現してもよい。図１４の様々な基地局構成要素２１２、２１４、２１６、２１８、２２０、および２２２ならびに様々な遠隔局構成要素２３２、２３４、２３８、２４０、および２４２は、回路またはＡＳＩＣで実現されるが、ソフトウェア制御プロセッサで実現してもよい。図１９の様々な基地局構成要素１６Ｄ、１８Ｄ、１０２、１０４、２２０、および２２０Ｐならびに様々な遠隔局構成要素２３２、２３３、２３４、２３８、２４０、および２４２は、回路またはＡＳＩＣで実現されるが、ソフトウェア制御プロセッサで実現してもよい。当業者には、本明細書で説明した様々な機能を、性能要件に応じて回路、ＡＳＩＣ、またはソフトウェア制御プロセッサで実現できることが理解されよう。
【０１４４】
ダウン・リンク性能を向上させる新規の閉ループ・フィードバック・システムの（例示的なものであり、制限的なものではない）好ましい態様について説明したが、当業者には、上記の教示を考慮して修正および変形を加えてよいことに留意されたい。添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲および趣旨内の変更を、開示された本発明の特定の態様に加えてよいことを理解されたい。
【０１４５】
したがって、特許法によって必要とされる詳細事項と共に本発明について説明したが、開封特許状によって保護される請求される所望のものは添付の請求の範囲に記載されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が使用される無線環境の概略図である。
【図２】既知の基地局のブロック図である。
【図３】既知の空間時間エンコーダのブロック図である。
【図４】本発明の態様による基地局装置のブロック図である。
【図５】本発明の他の態様による基地局装置のブロック図である。
【図６】既知の６コーナ・アンテナ・システムの概略図である。
【図７】既知のフェーズ・アレイ・アンテナの概略図である。
【図８】例示的な３セクタ・アンテナ・システムの平面図における概略図である。
【図９】既知の「バトラー・マトリックス」アンテナの概略図である。
【図１０】２重ビーム・フェーズ・アレイ・アンテナの概略図である。
【図１１】本発明の他の態様による基地局装置のブロック図である。
【図１２】本発明の他の態様によるＴＤＭＡ基地局装置のブロック図である。
【図１３】本発明による閉ループ・ビーム・パワー管理システムのブロック図である。
【図１４】本発明による無線システムのブロック図である。
【図１５〜１７】本発明による角パワー・スペクトルを求める方法のフローチャートである。
【図１８】本発明によって受信されかつ／または算出された角パワー・スペクトルのグラフである。
【図１９】本発明の態様のブロック図である。
【図２０】本発明によるフィードバック制御方法のフローチャートである。
【図２１】本発明によってセクタ・カバレージ・アンテナを用いて処理されたマルチパス信号を示す概略図である。
【図２２】遠隔局によって受信された図２１の直接・マルチパス信号を示すグラフである。
【図２３】あるセクタをカバーするマルチビーム・アンテナを用いて本発明によって処理されたマルチパス信号を示す概略図である。
【図２４】遠隔局によって受信された図２１または図２３の直接信号および直接信号の遅延されたレプリカを示すグラフである。
【図２５】遠隔局によって受信された図２１または図２３のマルチパス信号を示すグラフである。
【図２６】本発明の態様によるプログラム可能な遅延線を有する基地局装置のブロック図である。
【図２７】本発明による遅延分散プロファイルを示すグラフである。
【図２８】本発明によるセットアップ方法のフローチャートである。
【図２９】本発明によるタイム・アライン方法のフローチャートである。
【図３０】本発明によるフィードバック方法のフローチャートである。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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