(57)【要約】【課題】１つのセクタ内の各ビームで固有のトラヒックチャンネルを送受信しながら、そのセクタ全体にわたって共通のオーバーヘッドチャンネルを送信するため、アンテナシステムが使用される。【解決手段】セクタ内の各ビームは、セクタ内の別のビームからオフセットされた周波数で送信される。オフセットされた周波数は、複数のビームからの信号の和によって引き起こされるパイロットチャンネルのキャンセルの効果が最小となるように選択される。大きなパイロットチャンネルＰＮオフセットを使用することなく、１セクタ当たりのトラヒック搬送ビームの数が多くなるため、システムの能力が向上する。ビームは固定されており、トラヒックチャンネルと同じアンテナがオーバーヘッドチャンネルのために使用される。
2004524728.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
協働して１つのセクタをカバーするとともに、ビーム形成マトリクスに接続された、複数の固定ビームをそれぞれ形成する複数のアンテナと、
前記ビーム形成マトリクスに接続され、共通のオーバーヘッドチャンネルを有する信号を用いて前記複数のアンテナを駆動する複数の送信器であって、送信周波数が互いからのオフセットを含むような送信周波数を与えるべく配置された前記複数の送信器と、
を備えているＣＤＭＡ基地局用アンテナシステム。
【請求項２】
前記ビーム形成マトリクスがバトラーマトリクスである請求項１に記載のアンテナシステム。
【請求項３】
前記オフセットは、信号が打ち消される望ましくない効果を低減するのに十分なように選択される請求項１に記載のアンテナシステム。
【請求項４】
信号が打ち消される望ましくない効果の低減が誤り率の低減を含んでいる請求項３に記載のアンテナシステム。
【請求項５】
信号は、所定のフレームレートを有する重複順方向チャンネルフレーム構造を使用する任意のＣＤＭＡ通信規格形式である請求項１に記載のアンテナシステム。
【請求項６】
信号が固有のトラヒックチャンネルを有している請求項１に記載のアンテナシステム。
【請求項７】
前記オフセットは、フレームレートの倍数以外の倍数である請求項５に記載のアンテナシステム。
【請求項８】
３つのアンテナおよび３つの送信器がある請求項１に記載のアンテナシステム。
【請求項９】
前記オフセットが３０Ｈｚよりも大きく且つ１２０Ｈｚよりも小さい請求項１に記載のアンテナシステム。
【請求項１０】
協働して１つのセクタをカバーするとともに、ビーム形成マトリクスに接続された、複数の固定ビームをそれぞれ形成する複数のアンテナと、
前記ビーム形成マトリクスに接続され、共通のオーバーヘッドチャンネルを有する信号を用いて複数のアンテナを駆動する複数の送信器であって、送信位相が互いからの時間依存性のオフセットを含むような送信位相を与えるべく配置された前記複数の送信器と、
を備えているＣＤＭＡ基地局用アンテナシステム。
【請求項１１】
前記ビーム形成マトリクスがバトラーマトリクスである請求項１０に記載のアンテナシステム。
【請求項１２】
前記時間依存性のオフセットは、信号が打ち消される望ましくない効果を低減するのに十分なように選択される請求項１０に記載のアンテナシステム。
【請求項１３】
信号が打ち消される望ましくない効果における低減が誤り率の低減を含んでいる請求項１２に記載のアンテナシステム。
【請求項１４】
信号は、所定のフレームレートを有する重複順方向チャンネルフレーム構造を使用する任意のＣＤＭＡ通信規格形式である請求項１０に記載のアンテナシステム。
【請求項１５】
信号が固有のトラヒックチャンネルを有している請求項１０に記載のアンテナシステム。
【請求項１６】
前記時間依存性の位相のオフセットが正弦波である請求項１０に記載のアンテナシステム。
【請求項１７】
前記時間依存性の位相のオフセットがランダムである請求項１０に記載のアンテナシステム。
【請求項１８】
前記時間依存性の位相のオフセットは、固定ビームの位相が結果的に非コヒーレントとなる任意のパターンである請求項１０に記載のアンテナシステム。
【請求項１９】
３つのアンテナおよび３つの送信器がある請求項１０に記載のアンテナシステム。
【請求項２０】
協働して１つのセクタをカバーするとともに、ビーム形成マトリクスに接続された、複数の固定ビームをそれぞれ形成する複数のアンテナと、
前記ビーム形成マトリクスに接続され、共通のオーバーヘッドチャンネルを有する信号を用いて前記複数のアンテナを駆動する複数の送信器と、
該送信器に設けられ、互いからのオフセットを含む送信周波数を与える手段と、
を備えているＣＤＭＡ基地局用アンテナシステム。
【請求項２１】
前記オフセットは、信号が打ち消される望ましくない効果を低減するのに十分なように選択される請求項２０に記載のアンテナシステム。
【請求項２２】
信号が固有のトラヒックチャンネルを有している請求項２０に記載のアンテナシステム。
【請求項２３】
協働して１つのセクタをカバーするとともに、ビーム形成マトリクスに接続された、複数の固定ビームをそれぞれ形成する複数のアンテナと、
前記ビーム形成マトリクスに接続され、共通のオーバーヘッドチャンネルを有する信号を用いて前記複数のアンテナを駆動する複数の送信器と、
該送信器に設けられ、互いからの時間依存性の位相のオフセットを含む送信位相を与える手段と、
を備えているＣＤＭＡ基地局用アンテナシステム。
【請求項２４】
前記時間依存性の位相のオフセットは、信号が打ち消される望ましくない効果を低減するのに十分なように選択される請求項２３に記載のアンテナシステム。
【請求項２５】
信号が固有のトラヒックチャンネルを有している請求項２３に記載のアンテナシステム。
【請求項２６】
協働して１つのセクタをカバーする複数の固定ビームをそれぞれ形成する複数のアンテナを有するＣＤＭＡ基地局用アンテナシステムにおいて、複数の送信器からの共通のオーバーヘッドチャンネルを有する信号を適用する方法であって、送信器で信号をアップコンバートして、互いにオフセットする複数の送信周波数をそれぞれ供給する方法。
【請求項２７】
協働して１つのセクタをカバーする複数の固定ビームをそれぞれ形成する複数のアンテナを有するＣＤＭＡ基地局用アンテナシステムにおいて、複数の送信器からの共通のオーバーヘッドチャンネルを有する信号を適用する方法であって、送信器で信号をアップコンバートして、互いの位相が時間依存的にオフセットする複数の送信位相をそれぞれ供給する方法。
【請求項２８】
共通のオーバーヘッドチャンネルを有する信号をアップコンバートして、標準的な基地局送信周波数からオフセットする送信周波数を供給する送信器を備えたＣＤＭＡ基地局用アンテナシステムのトランシーバ。
【請求項２９】
共通のオーバーヘッドチャンネルを有する信号をアップコンバートして、時間依存的なオフセットを有する送信位相を供給する送信器を備えたＣＤＭＡ基地局用アンテナシステムのトランシーバ。
【請求項３０】
複数の送信器に接続されたデジタルビーム形成器と、
協働して１つのセクタをカバーする複数の固定ビームをそれぞれ形成するとともに、前記複数の送信器に接続されて共通のオーバーヘッドチャンネルを有する信号を用いて駆動される複数のアンテナとを備え、前記送信器は、送信周波数が互いからのオフセットを含むような送信周波数を与えるべく配置されているＣＤＭＡ基地局用アンテナシステム。
【請求項３１】
前記オフセットは、信号が打ち消される望ましくない効果を低減するのに十分なように選択される請求項３０に記載のアンテナシステム。
【請求項３２】
信号が打ち消される望ましくない効果における低減が誤り率の低減を含んでいる請求項３１に記載のアンテナシステム。
【請求項３３】
信号は、所定のフレームレートを有する重複順方向チャンネルフレーム構造を使用する任意のＣＤＭＡ通信規格形式である請求項３０に記載のアンテナシステム。
【請求項３４】
信号が固有のトラヒックチャンネルを有している請求項３０に記載のアンテナシステム。
【請求項３５】
前記オフセットは、フレームレートの倍数以外の倍数である請求項３３に記載のアンテナシステム。
【請求項３６】
３つのアンテナおよび３つの送信器がある請求項３０に記載のアンテナシステム。
【請求項３７】
前記オフセットが３０Ｈｚよりも大きく且つ１２０Ｈｚよりも小さい請求項３０に記載のアンテナシステム。
【請求項３８】
複数の送信器に接続されたデジタルビーム形成器と、
協働して１つのセクタをカバーする複数の固定ビームをそれぞれ形成するとともに、前記複数の送信器に接続されて共通のオーバーヘッドチャンネルを有する信号を用いて駆動される複数のアンテナとを備え、前記送信器は、送信位相が互いから時間依存性のオフセットを含むような送信位相を与えるべく配置されているＣＤＭＡ基地局用アンテナシステム。
【請求項３９】
前記時間依存性のオフセットは、信号が打ち消される望ましくない効果を低減するのに十分なように選択される請求項３８に記載のアンテナシステム。
【請求項４０】
信号が打ち消される望ましくない効果における低減がエラー率の低減を含んでいる請求項３９に記載のアンテナシステム。
【請求項４１】
信号は、所定のフレームレートを有する重複順方向チャンネルフレーム構造を使用する任意のＣＤＭＡ通信規格形式である請求項３８に記載のアンテナシステム。
【請求項４２】
信号が固有のトラヒックチャンネルを有している請求項３８に記載のアンテナシステム。
【請求項４３】
前記時間依存性の位相のオフセットは正弦波である請求項３８に記載のアンテナシステム。
【請求項４４】
前記時間依存性の位相のオフセットがランダムである請求項３８に記載のアンテナシステム。
【請求項４５】
前記時間依存性の位相のオフセットは、固定ビームの位相が結果的に非コヒーレントとなる任意のパターンである請求項３８に記載のアンテナシステム。
【請求項４６】
３つのアンテナおよび３つの送信器がある請求項３８に記載のアンテナシステム。
【請求項４７】
複数の送信器に接続されたデジタルビーム形成器と、
協働して１つのセクタをカバーする複数の固定ビームをそれぞれ形成するとともに、前記複数の送信器に接続されて共通のオーバーヘッドチャンネルを有する信号を用いて駆動される複数のアンテナと、
前記送信器に設けられ、互いからのオフセットを有する送信周波数を与える手段と、
を備えているＣＤＭＡ基地局用アンテナシステム。
【請求項４８】
前記オフセットは、信号が打ち消される望ましくない効果を低減するのに十分なように選択される請求項４７に記載のアンテナシステム。
【請求項４９】
信号が固有のトラヒックチャンネルを有している請求項４７に記載のアンテナシステム。
【請求項５０】
複数の送信器に接続されたデジタルビーム形成器と、
協働して１つのセクタをカバーする複数の固定ビームをそれぞれ形成するとともに、前記複数の送信器に接続されて共通のオーバーヘッドチャンネルを有する信号を用いて駆動される複数のアンテナと、
前記送信器に設けられ、互いからの時間依存性のオフセットを含む送信位相を与える手段と、
を備えているＣＤＭＡ基地局用アンテナシステム。
【請求項５１】
前記時間依存性のオフセットは、信号キャンセルの望ましくない効果を低減するのに十分なように選択される請求項５０に記載のアンテナシステム。
【請求項５２】
信号が固有のトラヒックチャンネルを有している請求項５０に記載のアンテナシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、ＣＤＭＡ移動体通信システムに関し、特に、そのようなシステムの能力を高めるための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、ＣＤＭＡ無線デジタル通信網は、移動ユーザに遠距離通信を与えるため、北米全域にわたって広く使用されている。利用可能な周波数帯域割り当ての範囲内で送信能力に関する要求を満たすため、ＣＤＭＡ無線デジタル通信網は、カバーされる地理的な領域を複数のセル領域に分割する。各セル内に基地局が位置され、セル内の複数の移動局が基地局と通信を行なう。
【０００３】
一般に、基地局は高価であり且つ建築許可を得るために多くの労力を必要とし、また、幾つかの領域においては基地局に適した場所を利用できない場合もあるため、基地局はできる限り少ない方が望ましい。基地局をできる限り少なくするため、理想的には、各基地局は、できる限り多数の移動局と通信するべく、最大限の能力を有する。ＣＤＭＡ無線デジタル通信網の能力を決定する重要なパラメータは、処理利得、ビット当たりのエネルギと雑音電力比、ボイス・アクティビティ・ファクタ（voice activity factor）、周波数再利用効率、セルサイトアンテナシステム（cell-site antenna system）におけるセクタ数である。
【０００４】
能力の向上を達成する１つの方法は、広いビーム幅のアンテナを、元のビームの領域をカバーする更に狭い多くのビーム幅を形成できるアンテナアレイと交換することである。図１には、３つの隣接する六角形のセクタ、すなわち、アルファ１０２、ベータ１０４、ガンマ１０６を備えた従来のＣＤＭＡ通信セル１００が示されている。各セルは、３つのセクタの交差部に配置されたアンテナ鉄塔台１２０を備えている。アンテナ鉄塔台１２０は、正三角形を形成する３つの側面を有している。各セクタは、３つのアンテナ（セクタアルファ１０２のアンテナだけが図示されている）、すなわち、アンテナ鉄塔台１２０の側面に装着された第１のアンテナ１１４と、第２のアンテナ１１６と、第３のアンテナ１１２とを有している。また、各セクタは、３つのビーム（セクタアルファ１０２のビームだけが図示されている）、すなわち、第１のビーム１０８と、第２のビーム１１０と、第３のビーム１１２とを有している。３つのビーム１０８，１１０，１１２はある程度重なって隣接している。セクタアルファ１０２、セクタベータ１０４、セクタガンマ１０６の３つは、アンテナおよびビームに関して構造的に同一である。その結果、特定のユーザに使用される１つまたは複数のビームを介するだけで、そのユーザのための信号を送受信することができる。各ビームにおけるパイロットチャンネルが各セクタ内で固有のものである場合（すなわち、異なるＰＮ（擬似ランダムノイズ）オフセットを有している場合）には、異なるセル内における再利用パイロットチャンネル間での干渉に起因して、能力の向上が制限される。
【０００５】
１つの改良として、トラヒックチャンネルに複数の狭いビームを使用して、セクタ全体にわたってオーバーヘッドチャンネル（パイロットチャンネル、同期チャンネル、ページングチャンネル）を送信することにより、このセクタでトラヒックチャンネル用として使用される全ての狭いビームに対してパイロットチャンネルを共通のものとすることがある。これにより、通信能力がかなり向上する。例えば、１セクタ当たり１つのビームを使用するシステムから、共通のパイロットチャンネルで１セクタ当たり３つのビームを使用するシステムへと変更すると、能力が２００％〜３００％向上する。したがって、元の広いビームがカバーする領域にわたってパイロットチャンネルを通信することが望ましい。考えられる構成は、トラヒックチャンネル用として１セクタ当たり複数のビームを使用して、セクタ全体をカバーする別の広いビームアンテナを介してオーバーヘッドチャンネルを送信することである。しかしながら、この場合には、余分なハードウエア費用が必要になるとともに、時間が経過し、温度が変化する間もパイロットチャンネルの位相をトラヒックチャンネルの位相と一致させる較正および調整が必要になる。
【０００６】
別の実現可能な解決策は、アダプティブアンテナアレイ技術を使用して、トラヒックチャンネル用として複数の狭いビームを送受信するとともに、同じアダプティブアンテナアレイのセクタ全体にわたってオーバーヘッドチャンネルを送信することである。しかしながら、この場合には、複雑な較正装置およびアルゴリズムが必要になる。
【０００７】
更に別の解決策は、トラヒックチャンネル用の固定した狭いビームを介して複数のセクタを送受信するアンテナアレイを使用して、同じ固定した狭いビームでパイロットチャンネルをも送信することである。しかしながら、この手法に伴う問題点は、セクタの任意の点におけるパイロットチャンネル信号の強度が、各ビームからの全てのパイロットチャンネル信号のベクトルの和によって決まってしまうという点である。各ビームからのパイロットチャンネル信号はコヒーレントであるため、パイロットチャンネル信号のベクトルの和がゼロまたは著しく小さい領域が生じる。その結果、移動局がこれらの領域のうちの１つに入ると、通話が切断される可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、複数のビームでトラヒックチャンネルを送受信するために固定したビームを使用するとともに、同じアンテナアレイを使用してセクタ全体にわたって共通のパイロットチャンネルを通信することができるアンテナアレイを提供することが有益である。また、時間が経過し、温度が変化する間も性能を維持するための複雑な較正および調整を必要としないアンテナシステムを提供することが有益である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、第１の広範な形態によると、協働して１つのセクタをカバーし、かつビーム形成マトリクスに接続される、複数の固定ビームをそれぞれ形成する複数のアンテナを有するアンテナシステムとして要約できる。トランシーバはそれぞれ、ビーム形成マトリクスに接続され、共通のオーバーヘッドチャンネルを有する信号を用いて複数のアンテナを駆動する。これらの信号は、ＩＳ−９５、ＩＳ−２０００、または、地上移動体通信用に設計された任意の別の同様なＣＤＭＡ通信規格であっても良い。この第１の広範な形態において、トランシーバは、互いに僅かにオフセットした送信周波数を供給する。オフセットは、信号が互いに打ち消される望ましくない効果が低減されるように選択される。特に、オフセットは、システム全体の性能が最適化されるように選択される。
【００１０】
本発明は、第２の広範な形態によると、協働して１つのセクタをカバーし、かつビーム形成マトリクスに接続される、複数の固定ビームをそれぞれ形成する複数のアンテナを有するアンテナシステムとして要約できる。トランシーバはそれぞれ、ビーム形成マトリクスに接続され、共通のオーバーヘッドチャンネルを有する信号を用いて複数のアンテナを駆動する。信号は、ＩＳ−９５、ＩＳ−２０００、または、地上移動体通信用に設計された任意の別の同様なＣＤＭＡ通信規格であっても良い。この第２の広範な形態において、トランシーバは、互いに対し時間依存性のオフセットを有する送信位相を供給する。オフセットは、信号が打ち消される望ましくない効果が低減されるように選択される。特に、オフセットは、システム全体の性能が最適化されるように選択される。
【００１１】
本発明は、第３の広範な形態によると、協働して１つのセクタをカバーし、かつビーム形成マトリクスに接続される、複数の固定ビームをそれぞれ形成する複数のアンテナを有するアンテナシステムとして要約できる。トランシーバは、複数のアンテナに接続され、共通のオーバーヘッドチャンネルを有する信号を用いてこれらのアンテナを駆動する。信号は、ＩＳ−９５、ＩＳ−２０００、または、地上移動体通信用に設計された任意の別の同様なＣＤＭＡ通信規格であっても良い。この第３の広範な形態において、トランシーバは、互いに僅かにオフセットした送信周波数を供給する。オフセットは、信号が打ち消される望ましくない効果が低減されるように選択される。特に、オフセットは、システム全体の性能が最適化されるように選択される。
【００１２】
本発明は、第４の広範な形態によると、協働して１つのセクタをカバーし、かつビーム形成マトリクスに接続される、複数の固定ビームをそれぞれ形成する複数のアンテナを有するアンテナシステムとして要約できる。トランシーバは、複数のアンテナに接続され、共通のオーバーヘッドチャンネルを有する信号を用いてこれらのアンテナを駆動する。信号は、ＩＳ−９５、ＩＳ−２０００、または、地上移動体通信用に設計された任意の別の同様なＣＤＭＡ通信規格であっても良い。この第４の広範な形態において、トランシーバは、互いに対し時間依存的にオフセットする送信位相を供給する。オフセットは、信号が打ち消される望ましくない効果が低減されるように選択される。特に、オフセットは、システム全体の性能が最適化されるように選択される。
【発明の効果】
【００１３】
共通のオーバーヘッドチャンネルを有する複数の固定ビームを使用できれば、システムの能力が著しく向上するため有益である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
添付図面を参照しながら、以下の本発明の特定の実施形態の説明を参照すれば、本発明の別の形態および特徴は当業者に対して明らかとなる。
【００１５】
１つのセクタ内の全てのビームを介して共通のオーバーヘッドチャンネル（パイロットチャンネル、同期チャンネル、ページングチャンネル）を送信しながら、そのセクタ内の各ビームで固有のトラヒックチャンネルを送受信するため、複雑な較正装置およびアルゴリズムを必要としない固定した狭いビームを使用するアンテナシステムを提供する。
【００１６】
この目的のため、図２−１は、セクタアルファ１１２内にある従来のアンテナシステム２００を示している。セクタベータ１０４およびセクタガンマ１０６は、同じアンテナシステムを有している。アンテナシステム２００は、第１のビーム１０８と、第２のビーム１１０と、第３のビーム１１２とを形成している。これら３つのビーム１０８，１１０，１１２は、第１のアンテナ１１４、第２のアンテナ１１６、第３のアンテナ１１８によってそれぞれ形成される放射／受信パターンである。３つのアンテナ１１４，１１６，１１８は、例えばバトラーマトリクスであっても良いビーム形成マトリクス２４０に接続されている。ビーム形成マトリクス２４０は、３つの双方向ポート、すなわち、第１のポート２４２と、第２のポート２４４と、第３のポート２４６とを備えている。第１のポート２４２、第２のポート２４４、第３のポート２４６の入力信号は、第１のビーム１０８、第２のビーム１１０、第３のビーム１１２でそれぞれ送信される。第１のビーム１０８、第２のビーム１１０、第３のビーム１１２で受信された信号が、第１のポート２４２、第２のポート２４４、第３のポート２４６のそれぞれの出力である。また、アンテナシステム２００は、第１のトランシーバ２２０と、第２のトランシーバ２２２と、第３のトランシーバ２２４とを備えている。第１のトランシーバ２２０は、入力部２２６と、出力部２２８と、双方向ポート２５２とを有している。第２のトランシーバ２２２は、入力部２３０と、出力部２３２と、双方向ポート２５４とを有している。第３のトランシーバ２２４は、入力部２３４と、出力部２３６と、双方向ポート２５６とを有している。ビーム形成マトリクス２４０の第１のポート２４２、第２のポート２４４、第３のポート２４６は、第１のトランシーバ２２０の双方向ポート２５２、第２のトランシーバ２２２の双方向ポート２５４、第３のトランシーバ２２４の双方向ポート２５６にそれぞれ接続されている。
【００１７】
図２−２は、セクタアルファ１１２内に配置されても良い、別の従来のアンテナシステム２０２を示している。アンテナシステム２０２は、第１のビーム１０８と、第２のビーム１１０と、第３のビーム１１２とを形成している。これら３つのビーム１０８，１１０，１１２は、第１のアンテナ１１４、第２のアンテナ１１６、第３のアンテナ１１８によってそれぞれ形成される放射／受信パターンである。また、アンテナシステム２０２は、第１のトランシーバ２２０と、第２のトランシーバ２２２と、第３のトランシーバ２２４とを備えている。第１のトランシーバ２２０は、入力部２２６と、出力部２２８と、双方向ポート２５２とを有している。第２のトランシーバ２２２は、入力部２３０と、出力部２３２と、双方向ポート２５４とを有している。第３のトランシーバ２２４は、入力部２３４と、出力部２３６と、双方向ポート２５６とを有している。３つのアンテナ１１４，１１６，１１８は、トランシーバ２２０，２２２，２２４の３つの各双方向ポート２５２，２５４，２５６に接続されている。また、アンテナシステム２０２はデジタルビーム形成器２６０を備えている。デジタルビーム形成器２６０は、第１の入力部２６２と、第１の出力部２６８と、第２の入力部２６６と、第２の出力部２６８と、第３の入力部２７０と、第３の出力部２７２と、第１のビーム出力部２７４と、第１のビーム入力部２７６と、第２のビーム出力部２７８と、第２のビーム入力部２８０と、第３のビーム出力部２８２と、第３のビーム入力部２８４とを有している。デジタルビーム形成器２６０の第１のビーム出力部２７４および第１のビーム入力部２７６は、第１のトランシーバ２２０の入力部２２６および出力部２２８にそれぞれ接続されている。デジタルビーム形成器２６０の第２のビーム出力部２７８および第２のビーム入力部２８０は、第２のトランシーバ２２２の入力部２３０および出力部２３２にそれぞれ接続されている。デジタルビーム形成器２６０の第３のビーム出力部２８２および第３のビーム入力部２８４は、第３のトランシーバ２２０の入力部２３４および出力部２３６にそれぞれ接続されている。
【００１８】
好ましい実施形態のこの例では、セクタ毎に３つのビームを形成する３つのアンテナが使用されているが、本発明の範囲を維持しつつ、１より大きい任意の数のアンテナおよびビームをセクタ毎に使用しても良い。
【００１９】
図２−１および図２−２のトランシーバ２２０，２２２，２２４は、その構成が同一であり、図３において詳細に説明する。説明を簡略化するため、図３に示されるトランシーバには、参照符号３００が付与されている。トランシーバ３００は、その入力部３０２が変調器３０６の入力部に接続されている。変調器３０６は、アップコンバータ３１２の第１の入力部３１０に接続された出力部３０８を有している。また、アップコンバータ３１２は、第２の入力部３１４および出力部３１６を有している。アップコンバータ３１２の第２の入力部３１４は、例えばデジタル周波数合成器であっても良いオシレータ３１８に接続されている。アップコンバータ３１２の出力部３１６は、送受切換器３４０の入力部３４４に接続されている。送受切換器３４０は、トランシーバ３００の双方向ポート３２０に接続された双方向ポート３４２を有している。また、トランシーバ３００は、復調器３２６の出力部３２４に接続された出力部３２２を有している。また、復調器は、ダウンコンバータ３３２の出力部３３０に接続された入力部３２８を有している。また、ダウンコンバータ３３２は、第１の入力部３３４および第２の入力部３３６を有している。ダウンコンバータ３３２の第１の入力部３３４は、オシレータ３３８に接続され、ダウンコンバータ３３２の第２の入力部３３６は、送受切換器３４０の出力部３４６に接続されている。便宜上、アップコンバータ３１２およびオシレータ３１８を備えたトランシーバ３００のアップコンバージョン段階が１段階で示されている。実際には、アップコンバージョンは、複数の段階で行なわれても良い。同様に、便宜上、ダウンコンバータ３３２およびオシレータ３３８を備えたトランシーバ３００のダウンコンバージョン段階が１段階で示されている。実際には、ダウンコンバージョンは、複数の段階で行なわれても良い。
【００２０】
図２−１に示されるように、トランシーバ２２０、トランシーバ２２２、トランシーバ２２４の入力部２２６、入力部２３０、入力部２３４での信号はそれぞれ、第１のビーム１０８、第２のビーム１１０、第３のビーム１１２でそれぞれ送信されるデジタルベースバンド信号である。トランシーバ２２０、トランシーバ２２２、トランシーバ２２４の出力部２２８、出力部２３２、出力部２３６での信号はそれぞれ、第１のビーム１０８、第２のビーム１１０、第３のビーム１１２でそれぞれ受信されるデジタルベースバンド信号である。
【００２１】
トランシーバ２２０、トランシーバ２２２、トランシーバ２２４の入力部２２６、入力部２３０、入力部２３４でのデジタルベースバンド信号はそれぞれ、第１のビーム１０８、第２のビーム１１０、または、第３のビーム１１２によってカバーされる領域内の複数の移動局（図示せず）によって受信されるようになっている任意のＣＤＭＡ規格デジタルデータストリームであっても良い。
【００２２】
同様に図２−２図２−２に示されるように、デジタルビーム形成器２６０の入力部２６２、入力部２６６、入力部２７０での信号はそれぞれ、第１のビーム１０８、第２のビーム１１０、第３のビーム１１２でそれぞれ送信されるデジタルベースバンド信号である。デジタルビーム形成器２６０の出力部２６４、出力部２６８、出力部２７２での信号はそれぞれ、第１のビーム１０８、第２のビーム１１０、第３のビーム１１２でそれぞれ受信されるデジタルベースバンド信号である。
【００２３】
デジタルビーム形成器２６０の入力部２６２、入力部２６６、入力部２７０でのデジタルベースバンド信号はそれぞれ、第１のビーム１０８、第２のビーム１１０、または、第３のビーム１１２によってカバーされる領域内の複数の移動局（図示せず）によって受信されるようになっている任意のＣＤＭＡ規格デジタルデータストリームであっても良い。
【００２４】
トランシーバ２２２におけるオシレータ３１８の周波数は、トランシーバ２２２におけるアップコンバータ３１２の出力部３１６の周波数が標準的なＩＳ−９５基地局送信周波数ｆcとなるように選択される。トランシーバ２２０におけるオシレータ３１８の周波数は、トランシーバ２２０におけるアップコンバータ３１２の出力部３１６の周波数がｆc＋オフセット周波数ｆoとなるように選択される。トランシーバ２２４におけるオシレータ３１８の周波数は、トランシーバ２２４におけるアップコンバータ３１２の出力部３１６の周波数がｆc−オフセット周波数ｆoとなるように選択される。例えば、ｆc＝１９４０ＭＨｚであり、ｆo＝４０Ｈｚであった場合、トランシーバ２２２におけるアップコンバータ３１２の周波数出力は１９４０ＭＨｚとなり、トランシーバ２２０におけるアップコンバータ３１２の周波数出力は１９４０．００００４ＭＨｚとなり、トランシーバ２２４におけるアップコンバータ３１２の周波数出力は１９３９．９９９９６ＭＨｚとなる。
【００２５】
セクタ内の任意の点におけるパイロットチャンネルの信号強度は、各ビームからの全てのパイロットチャンネル信号のベクトルの和によって決定される。例えば、図４−１を参照すると、第２のビーム１１０からの１つの点における信号がベクトル４０２で示されている。同じ点における第１のビーム１０８からの信号がベクトル４０４で示されている。第１のビーム１０８で送信される信号の周波数は第２のビーム１１０の周波数からｆoだけオフセットされているため、ベクトル４０４はベクトル４０２に対して回転しており、したがって、合成ベクトル４０６の大きさは、１／ｆoの時間周期で変動する。図４−２は、合成ベクトル４０６の大きさ４０８と時間４１０との関係を示すプロットである。ベクトル４０４の回転により、１／ｆo（４１４で示される）毎に最小値４１６が現われる。ＩＳ−９５順方向チャンネル（通信路）において、フレームレートｆfは、５０フレーム／秒、すなわち、２０ｍｓ周期である。また、各ＩＳ−９５フレームが１回繰り返される。したがって、オフセット周波数ｆcは、１／ｆo４１４が１／ｆf（４１２で示される）の倍数とならないように選択される。これにより、２つの連続するフレームの同じ点で最小４１６が現われることが防止され、これにより、誤り率が著しく低減する。
【００２６】
合成ベクトル４０６の大きさが１／ｆoの時間周期で変動するため、システム性能全体が最適化されるように経験的な方法によりｆoが選択される。各基地局におけるｆoの最適な値は、環境的な要因、移動局の最大速度、周波数帯域、無線インタフェースによって影響される。ＩＳ−９５ＣＤＭＡ通信システムの場合、一般に、ｆoは、３０Ｈｚよりも大きく、１２０Ｈｚよりも小さい。異なる値のｆoで別の無線インタフェース規格が最適な性能を有していても良い。
【００２７】
トランシーバ２２０におけるオシレータ３３８の周波数、トランシーバ２２２におけるオシレータ３３８の周波数、トランシーバ２２４におけるオシレータ３３８の周波数は、同一であり、標準的な周波数でのＩＳ−９５信号がダウンコンバートされて復調されるように選択される。
【００２８】
各ビームにおけるトラヒックチャンネルは、固有のものであり、トラヒックチャンネルの打ち消しが起きないように相互に関連がない。
【００２９】
別の実施形態において、トランシーバ２２２におけるオシレータ３１８の波形は、トランシーバ２２２におけるアップコンバータ３１２の出力部３１６の波形が標準的なＩＳ−９５基地局送信周波数ｆcとなるように選択される。トランシーバ２２０におけるオシレータ３１８の波形は、トランシーバ２２０におけるアップコンバータ３１２の出力部３１６の波形が−１８０°〜＋１８０°の範囲内の時間依存性の位相オフセットを有するｆcとなるように選択される。トランシーバ２２４におけるオシレータ３１８の波形は、トランシーバ２２４におけるアップコンバータ３１２の出力部３１６の波形が−１８０°〜＋１８０°の範囲内の時間依存性の位相オフセットを有するｆcとなるように選択される。トランシーバ２２２におけるアップコンバータ３１２の出力部３１６の波形は、０°の位相における基準である。この範囲内の時間依存性の位相オフセットは、正弦波またはランダムであっても良く、あるいは、トランシーバ２２０におけるオシレータ３１８の出力部の位相、トランシーバ２２２におけるオシレータ３１８の出力部の位相、トランシーバ２２４におけるオシレータ３１８の出力部の位相が結果的に非コヒーレントとなる別の任意のパターンであっても良い。したがって、第１のビーム１０８の位相、第２のビーム１１０の位相、第３のビーム１１２の位相は、非コヒーレントである。
【００３０】
好ましい実施形態において、トランシーバ２２０、トランシーバ２２２、トランシーバ２２４の入力部２２６、入力部２３０、入力部２３４での信号はそれぞれ、第１のビーム１０８、第２のビーム１１０、第３のビーム１１２でそれぞれ送信／受信する移動局（図示せず）に対応する固有のＩＳ−９５トラヒックチャンネルと、同一のＩＳ−９５オーバーヘッドチャンネル（パイロットチャンネル、同期チャンネル、ページングチャンネル）とを有している。ビームからビームへと移動し、あるいは重なり合うビームの領域内にある移動局は、ＩＳ−９５ハンドオフ処理によって処理される。
【００３１】
別の実施形態において、トランシーバ２２０、トランシーバ２２２、トランシーバ２２４の入力部２２６、入力部２３０、入力部２３４での信号はそれぞれ、第１のビーム１０８、第２のビーム１１０、第３のビーム１１２でそれぞれ送信／受信する移動局（図示せず）に対応する固有のＩＳ−２０００トラヒックチャンネルと、同一のＩＳ−２０００オーバーヘッドチャンネルとを有している。ビームからビームへと移動し、あるいは重なり合うビームの領域内にある移動局は、ＩＳ−２０００ハンドオフ処理によって処理される。
【００３２】
なお、図２−１に示されるようにバトラーマトリクス２４０を使用する本発明の実施形態は、トランシーバ間の差動位相を補償するための較正スキームを必要としないが図２−２図２−２に示されるようにデジタルビーム形成器２６０を使用する実施形態は、トランシーバ間の差動位相を補償するための較正スキームを必要とする。
【００３３】
本発明は、空間ダイバーシティや偏波ダイバーシティ等のダイバーシティスキームを使用するアンテナシステムと共に使用すると有益である。全てのダイバーシティスキームにおいて、重なり合う全てのビームは、オフセット周波数または時間依存性の位相オフセットを有していなければならない。
【００３４】
本発明の好ましい実施形態を図示して説明してきたが、当業者であれば分かるように、様々な修正や変更を行なうことができる。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ制限されなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】１セクタ当たりの通常のシングルワイドビームに代えて３つの狭いビームを示すように修正された従来の３セルラーＣＤＭＡ通信セルの図である。
【図２−１】図１のＣＤＭＡ通信セルのセクタアルファのアンテナシステムの図である。
【図２−２】図１のＣＤＭＡ通信セルのセクタアルファの別のアンテナシステムの図である。
【図３】図２−１および図２−２のトランシーバを詳細に示す図である。
【図４−１】第１のビームおよび第２のビームからの信号のベクトルの和を示す図である。
【図４−２】第１のビームおよび第２のビームからの信号のベクトルの和を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１１４  アンテナ１
１１６  アンテナ２
１１８  アンテナ３
１０８  ビーム１
１１０  ビーム２
１１２  ビーム３
２２０  トランシーバ
２２２  トランシーバ
２２４  トランシーバ
２４０  マトリクス
２６０  デジタルビーム形成器
３０６  変調器
３１８，３３８  オシレータ
３２６  復調器
３４０  送受切換器
【図１】
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【図２−１】
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【図２−２】
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【図３】
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【図４−１】
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【図４−２】
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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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【手続補正書】
【提出日】平成15年2月11日(2003.2.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
協働して１つのセクタをカバーするとともに、ビーム形成マトリクスに接続可能な、複数の固定ビームをそれぞれ形成する複数のアンテナと、
それぞれのＣＤＭＡ信号を用いて前記複数のアンテナを駆動するために前記ビーム形成マトリクスに接続可能な複数の送信器であって、各ＣＤＭＡ信号が、
各送信器に固有のトラヒックチャンネルと、
複数の送信器における各送信器に共通のオーバーヘッドチャンネルと、
を有する前記複数の送信器と、
を備え、
その送信器は、互いにオフセットする各送信周波数にわたってＣＤＭＡ信号を送信するように配置されているＣＤＭＡ基地局用アンテナシステム。
【請求項２】
前記ビーム形成マトリクスがバトラーマトリクスである請求項１に記載のアンテナシステム。
【請求項３】
前記オフセットは、信号が打ち消される望ましくない効果を低減するのに十分なように選択される請求項１に記載のアンテナシステム。
【請求項４】
信号が打ち消される望ましくない効果における低減がエラー率の低減を含んでいる請求項３に記載のアンテナシステム。
【請求項５】
信号は、所定のフレームレートを有する重複順方向チャンネルフレーム構造を使用する任意のＣＤＭＡ通信規格形式である請求項１に記載のアンテナシステム。
【請求項６】
前記オフセットは、フレームレートの倍数以外の倍数である請求項５に記載のアンテナシステム。
【請求項７】
３つのアンテナおよび３つの送信器がある請求項１に記載のアンテナシステム。
【請求項８】
前記オフセットが３０Ｈｚよりも大きく且つ１２０Ｈｚよりも小さい請求項１に記載のアンテナシステム。
【請求項９】
協働して１つのセクタをカバーするとともに、ビーム形成マトリクスに接続可能な、複数の固定ビームをそれぞれ形成する複数のアンテナと、
それぞれのＣＤＭＡ信号を用いて前記複数のアンテナを駆動するために前記ビーム形成マトリクスに接続可能な複数の送信器であって、各ＣＤＭＡ信号が、
各送信器に固有のトラヒックチャンネルと、
複数の送信器における各送信器に共通のオーバーヘッドチャンネルと、
を有する前記複数の送信器と、
を備え、
その送信器は、それぞれの時間依存性のオフセットを有する各位相でＣＤＭＡ信号を送信するように配置されているＣＤＭＡ基地局用アンテナシステム。
【請求項１０】
前記ビーム形成マトリクスがバトラーマトリクスである請求項９に記載のアンテナシステム。
【請求項１１】
前記時間依存性のオフセットは、信号キャンセルの望ましくない効果を低減するのに十分なように選択される請求項９に記載のアンテナシステム。
【請求項１２】
信号が打ち消される望ましくない効果における低減がエラー率の低減を含んでいる請求項１１に記載のアンテナシステム。
【請求項１３】
信号は、所定のフレームレートを有する重複順方向チャンネルフレーム構造を使用する任意のＣＤＭＡ通信規格形式である請求項９に記載のアンテナシステム。
【請求項１４】
前記時間依存性の位相オフセットは正弦波である請求項９に記載のアンテナシステム。
【請求項１５】
前記時間依存性の位相オフセットがランダムである請求項９に記載のアンテナシステム。
【請求項１６】
前記時間依存性の位相オフセットは、固定ビームの位相が結果的に非コヒーレントとなる任意のパターンである請求項９に記載のアンテナシステム。
【請求項１７】
３つのアンテナおよび３つの送信器がある請求項９に記載のアンテナシステム。
【請求項１８】
協働して１つのセクタをカバーするとともに、ビーム形成マトリクスに接続可能な、複数の固定ビームをそれぞれ形成する複数のアンテナと、
それぞれのＣＤＭＡ信号を用いて前記複数のアンテナを駆動するために前記ビーム形成マトリクスに接続可能な複数の送信器であって、各ＣＤＭＡ信号が、
各送信器に固有のトラヒックチャンネルと、
複数の送信器における各送信器に共通のオーバーヘッドチャンネルと、
を有する前記複数の送信器と、
その送信器に設けられ、互いにオフセットする各送信周波数にわたってＣＤＭＡ信号を送信する手段と、
を備えているＣＤＭＡ基地局用アンテナシステム。
【請求項１９】
前記オフセットは、信号が打ち消される望ましくない効果を低減するのに十分なように選択される請求項１８に記載のアンテナシステム。
【請求項２０】
協働して１つのセクタをカバーするとともに、ビーム形成マトリクスに接続可能な、複数の固定ビームをそれぞれ形成する複数のアンテナと、
それぞれのＣＤＭＡ信号を用いて前記複数のアンテナを駆動するために前記ビーム形成マトリクスに接続可能な複数の送信器であって、各ＣＤＭＡ信号が、
各送信器に固有のトラヒックチャンネルと、
複数の送信器における各送信器に共通のオーバーヘッドチャンネルと、
を有する前記複数の送信器と、
その送信器に設けられ、それぞれの時間依存性のオフセットを有する各位相でＣＤＭＡ信号を送信する手段と、
を備えているＣＤＭＡ基地局用アンテナシステム。
【請求項２１】
前記時間依存性のオフセットは、信号が打ち消される望ましくない効果を低減するのに十分なように選択される請求項２０に記載のアンテナシステム。
【請求項２２】
協働して１つのセクタをカバーする複数の固定ビームをそれぞれ形成する複数のアンテナを有するＣＤＭＡ基地局用アンテナシステムにおける、複数の送信器からＣＤＭＡ信号を送信する方法であって、各ＣＤＭＡ信号は、各送信器に固有のトラヒックチャンネルと、複数の送信器における各送信器に共通のオーバーヘッドチャンネルとを有し、その送信器で信号をアップコンバートして、互いにオフセットする各送信周波数にわたってＣＤＭＡ信号を送信する方法。
【請求項２３】
協働して１つのセクタをカバーする、複数の固定ビームをそれぞれ形成する複数のアンテナを有するＣＤＭＡ基地局用アンテナシステムにおける、複数の送信器からＣＤＭＡ信号を送信する方法であって、各ＣＤＭＡ信号は、各送信器に固有のトラヒックチャンネルと、複数の送信器における各送信器に共通のオーバーヘッドチャンネルとを有し、その送信器で信号をアップコンバートして、それぞれの時間依存性のオフセットを有する各位相でＣＤＭＡ信号を送信する方法。
【請求項２４】
固有のトラヒックチャンネルと、共通のオーバーヘッドチャンネルとを有するＣＤＭＡ信号をアップコンバートして、標準的な基地局送信周波数からオフセットする各送信周波数にわたってＣＤＭＡ信号を送信するようになっている送信器を備えたＣＤＭＡ基地局用アンテナシステムのトランシーバ。
【請求項２５】
固有のトラヒックチャンネルと、共通のオーバーヘッドチャンネルとを有するＣＤＭＡ信号をアップコンバートして、時間依存性のオフセットを有する位相でＣＤＭＡ信号を送信するようになっている送信器を備えたＣＤＭＡ基地局用アンテナシステムのトランシーバ。
【請求項２６】
複数の送信器に接続可能なデジタルビーム形成器と、
協働して１つのセクタをカバーするとともに、各ＣＤＭＡ信号を用いて駆動される前記複数の送信器に接続可能な複数の固定ビームをそれぞれ形成する複数のアンテナを備え、各ＣＤＭＡ信号が、
各送信器に固有のトラヒックチャンネルと、
前記複数の送信器における各送信器に共通のオーバーヘッドチャンネルと、
を備え、
それらの送信器は、互いにオフセットする各送信周波数にわたってＣＤＭＡ信号を送信するように配置されているＣＤＭＡ基地局用アンテナシステム。
【請求項２７】
前記オフセットは、信号が打ち消される望ましくない効果を低減するのに十分なように選択される請求項２６に記載のアンテナシステム。
【請求項２８】
信号が打ち消される望ましくない効果における低減がエラー率の低減を含んでいる請求項２７に記載のアンテナシステム。
【請求項２９】
信号は、所定のフレームレートを有する重複順方向チャンネルフレーム構造を使用する任意のＣＤＭＡ通信規格形式である請求項２６に記載のアンテナシステム。
【請求項３０】
前記オフセットは、フレームレートの倍数以外の倍数である請求項２９に記載のアンテナシステム。
【請求項３１】
３つのアンテナおよび３つの送信器がある請求項２６に記載のアンテナシステム。
【請求項３２】
前記オフセットは３０Ｈｚよりも大きく且つ１２０Ｈｚよりも小さい請求項３０に記載のアンテナシステム。
【請求項３３】
複数の送信器に接続可能なデジタルビーム形成器と、
協働して１つのセクタをカバーするとともに、各ＣＤＭＡ信号を用いて駆動される前記複数の送信器に接続可能な複数の固定ビームをそれぞれ形成する複数のアンテナとを備え、各ＣＤＭＡ信号が、
各送信器に固有のトラヒックチャンネルと、
前記複数の送信器における各送信器に共通のオーバーヘッドチャンネルと、
を備え、
それらの送信器は、それぞれの時間依存性のオフセットを有する各位相でＣＤＭＡ信号を送信するように配置されているＣＤＭＡ基地局用アンテナシステム。
【請求項３４】
前記オフセットは、信号が打ち消される望ましくない効果を低減するのに十分なように選択される請求項３３に記載のアンテナシステム。
【請求項３５】
信号が打ち消される望ましくない効果における低減がエラー率の低減を含んでいる請求項３４に記載のアンテナシステム。
【請求項３６】
信号は、所定のフレームレートを有する重複順方向チャンネルフレーム構造を使用する任意のＣＤＭＡ通信規格形式である請求項３３に記載のアンテナシステム。
【請求項３７】
前記時間依存性の位相オフセットが正弦波である請求項３３に記載のアンテナシステム。
【請求項３８】
前記時間依存性の位相オフセットがランダムである請求項３３に記載のアンテナシステム。
【請求項３９】
前記時間依存性の位相オフセットは、固定ビームの位相が結果的に非コヒーレントとなる任意のパターンである請求項３３に記載のアンテナシステム。
【請求項４０】
３つのアンテナおよび３つの送信器がある請求項３３に記載のアンテナシステム。
【請求項４１】
複数の送信器に接続可能なデジタルビーム形成器と、
協働して１つのセクタをカバーするとともに、各ＣＤＭＡ信号を用いて駆動される前記複数の送信器に接続可能な複数の固定ビームをそれぞれ形成する複数のアンテナであって、各ＣＤＭＡ信号が、
各送信器に固有のトラヒックチャンネルと、
前記複数の送信器における各送信器に共通のオーバーヘッドチャンネルと、
を含む前記複数のアンテナと、
それらの送信器に設けられ、互いにオフセットする各送信周波数にわたってＣＤＭＡ信号を送信する手段と、
を備えているＣＤＭＡ基地局用アンテナシステム。
【請求項４２】
前記オフセットは、信号が打ち消される望ましくない効果を低減するのに十分なように選択される請求項４１に記載のアンテナシステム。
【請求項４３】
複数の送信器に接続可能なデジタルビーム形成器と、
協働して１つのセクタをカバーするとともに、各ＣＤＭＡ信号を用いて駆動される前記複数の送信器に接続可能な複数の固定ビームをそれぞれ形成する複数のアンテナであって、各ＣＤＭＡ信号が、
各送信器に固有のトラヒックチャンネルと、
前記複数の送信器における各送信器に共通のオーバーヘッドチャンネルと、
を含む前記複数のアンテナと、
それらの送信器に設けられ、それぞれの時間依存性のオフセットを有する各位相でＣＤＭＡ信号を送信する手段と、
を備えているＣＤＭＡ基地局用アンテナシステム。
【請求項４４】
前記オフセットは、信号が打ち消される望ましくない効果を低減するのに十分なように選択される請求項４３に記載のアンテナシステム。
【国際調査報告】
2004524728.tif 000036
2004524728.tif 000037
2004524728.tif 000038