(57)【要約】前のＭＩＭＯシステムは、実現される直交チャネルン数を減少させないために空間ダイバーシチアンテナ素子を使用している。本発明は、これは、接近して配置されるアンテナ素子を使用する複数のビームアンテナと比較して、大きなアンテナサイズを導くということを認識する。小型のアンテナユニットを提供するために、一方さらにＭＩＭＯシステムが使用されることを可能とするために、本発明は、空間的に離れたアンテナ素子の必要なしに、偏波ダイバーシチのみがＭＩＭＯシステムで使用されることがことが可能であることを認識する。接近して配置されたアンテナ素子が使用されそして、これは、小型のＭＩＭＯアンテナユニットが提供されることを可能とする。更に加えて、偏波ダイバーシチを有するがしかし空間ダイバーシチはないそのようなＭＩＭＯシステムは、見通しの線の状況で使用され、そして、さらに容量を増加させるために、マルチビームアンテナシステムと組み合わされる。
2004517549.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ｉ）複数の送信アンテナ素子と、
（ｉｉ）複数の受信アンテナ素子とを有し、
送信アンテナ素子は、偏波ダイバーシチを提供するように配置され、且つ、送信アンテナ素子の位置は、空間ダイバーシチが避けられるように配置される、複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）無線通信システム。
【請求項２】
前記送信アンテナ素子の各々は、２つの第１の実質的に直交する偏波の１つで偏波される、請求項１に記載のＭＩＭＯ無線通信システム。
【請求項３】
前記受信アンテナ素子の各々は、２つの第２の実質的に直交する偏波の１つで偏波される、請求項２に記載のＭＩＭＯ無線通信システム。
【請求項４】
前記２つの第１の実質的に直行する偏波は、前記２つの第２の実質的に直交する偏波と異なる、請求項３に記載のＭＩＭＯ無線通信システム。
【請求項５】
前記複数の送信アンテナ素子は、１つ又はそれ以上の２重偏波素子を有し、各々のそのような２重偏波素子は、単一アンテナアパーチャから動作可能な２つの接近して配置されたアンテナ素子である、請求項１に記載のＭＩＭＯ無線通信システム。
【請求項６】
前記複数の送信アンテナ素子はアンテナアレイにより提供される、請求項１乃至５のうちいずれか一項に記載のＭＩＭＯ無線通信システム。
【請求項７】
特定の波長で動作するように配置され且つ、送信アンテナ素子の素子間間隔は、特定の波長の１つよりも短い、請求項１乃至６のうちいずれか一項に記載のＭＩＭＯ無線通信システム。
【請求項８】
ＭＩＭＯ通信に加えて、非−ＭＩＭＯ通信も提供するように配置された、請求項１乃至７のうちいずれか一項に記載のＭＩＭＯ無線通信システム。
【請求項９】
前記送信アンテナ素子は、使用されている複数のアンテナビームを提供するように共に配置される、請求項１乃至８のうちいずれか一項に記載のＭＩＭＯ無線通信システム。
【請求項１０】
前記複数のアンテナビームは、送信アンテナ素子に統合された１つ又はそれ以上のビーム形成器を使用して提供される、請求項９に記載のＭＩＭＯ無線通信システム。
【請求項１１】
前記複数のアンテナビームは、アンテナビームの組を有し、各組は、第１の偏波の第１のアンテナビームと、実質的に第１と同一であるがしかし第１の偏波と異なる第２の偏波で提供される第２のアンテナビームを有する、請求項９或は１０に記載のＭＩＭＯ無線通信システム。
【請求項１２】
アンテナビームの前記組の各々は、２ブランチＭＩＭＯ入力を提供するように配置される、請求項１１に記載のＭＩＭＯ無線通信システム。
【請求項１３】
２：２と２：４ＭＩＭＯシステムから選択される、請求項１乃至１２のうちいずれか一項に記載のＭＩＭＯ無線通信システム。
【請求項１４】
固定の無線アクセスシステム、パーソナルエリアネットワーク、無線ローカルエリアネットワーク及び、移動通信ネットワークから選択される、請求項１乃至１３のうちいずれか一項に記載のＭＩＭＯ無線通信システム。
【請求項１５】
前記送信アンテナ素子の各々は、アンテナ要素子の列を有する、請求項１乃至１４のうちいずれか一項に記載のＭＩＭＯ無線通信システム。
【請求項１６】
（ｉ）偏波ダイバーシチが提供され且つ空間ダイバーシチが避けられるように配置された複数の送信アンテナ素子を有する送信アンテナ配置から、時空間符号化された信号を送信するステップと、
（ｉｉ）複数の受信アンテナ素子を有する受信アンテナ配置で、時空間符号化された信号を受信するステップと、
を有する、複数入力複数出力無線通信方法。
【請求項１７】
更に、
（ｉ）それらの２つの配置の間に見通しの線の経路が存在するように、送信アンテナ配置と受信アンテナ配置の位置を決定し、
（ｉｉ）少なくとも部分的に前記見通しの線の経路に沿って、時空間符号化された信号を受信アンテナ配置へ送信するために、前記送信アンテナ配置を使用する、ことを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
更に、時空間符号化された信号と同時に、送信アンテナ配置から非時空間符号化された信号を送信することを含む、請求項１６或は１７に記載の方法。
【請求項１９】
複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）無線通信システムで使用するアンテナ配置であって、偏波ダイバーシチを提供するように配置された複数の送信アンテナ素子を有し、且つ、前記送信アンテナ素子の位置は空間ダイバーシチを避けるようになされている、アンテナ配置。
【請求項２０】
特定の波長で動作するように配置され且つ、送信アンテナ素子の素子間間隔は、特定の波長の１つよりも短い、請求項１９に記載のアンテナ配置。
【請求項２１】
ＭＩＭＯ通信システムで使用するのと同時に非−ＭＩＭＯ通信システムで使用するのにも適する、請求項１９或は２０に記載のアンテナ配置。
【請求項２２】
前記アンテナ配置から時空間符号化された信号を送信することを含む、請求項１９に記載のアンテナ配置を動作させる方法。
【請求項２３】
更に、複数の受信アンテナ素子を有し、前記方法は、前記アンテナ配置で時空間符号化された信号を受信することを含み、前記信号は偏波が異なり、且つ、実質的にほんのわずかの量の空間ダイバーシチを有する、請求項１９に記載のアンテナ配置を動作させる方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野
本発明は、複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）無線通信システムに関連する。本発明は、限定はされないが、特に、偏波ダイバーシチを使用するＭＩＭＯ無線通信システムに関連する。
【０００２】
発明の背景
ＭＩＭＯ無線通信ステム（図１参照）は、送信機１１に複数のアンテナ１０を有しそして受信機１３で１つ又はそれ以上のアンテナ１２を有するものである。アンテナ１０，１２は、環境内の種々の散乱する物体（建物、自動車、丘等）の存在により、各信号が多重通路伝搬を受ける、多重通路の多い環境で採用される。そのように、雲の形状１４が、送信と受信アンテナ間の散乱される信号を示すために、図１に示されている。ユーザデータは、従来技術で知られている、時空間符号化（ＳＴＣ）伝送法を使用して送信アンテナから送出される。受信アンテナ１２は、送信された信号を捕捉し、そして、信号処理技術が、従来技術で知られているように適用され、伝送された信号を分離しそして、ユーザデータを回復する。
【０００３】
ＭＩＭＯ無線通信システムは、より高いデータレートが得られることに関して、以前のシステムと比較して、送信機と受信機間の無線リンクの容量が改善されることを可能とし、優位である。多重通路の多い環境は、送信機と受信機の間に多数の直交チャネルが発生されることを可能とする。単一ユーザについてのデータは、それらのチャネルを介して並列に空中を介して、同時にそして同じ帯域幅を使用して、伝送される。従って、非−ＭＩＭＯシステムよりも高いスペクトル効率が、達成される。
【０００４】
ＭＩＭＯシステムと共に存在する１つの問題は、送信及び受信アンテナアレイのサイズが大きいことに関する。以前は、ＭＩＭＯ送信及び受信アンテナアレイは、空間的に離れたアンテナアレイを使用した。即ち、個々のアンテナ素子の間の間隔が、無相関の空間フェージングが得られるように十分に大きく配置されている。これは、直交チャネルの数を減少させることを防止するために、必要である。即ち、アンテナ素子間のフェージング特性が類似する（相関がある）場合には、実現できる直交チャネルの数が減少される。例えば、屋根上の設置又はタワー上のアンテナについては、多重通路の低い角度の広がりにより、無相関化フェージングを達成するためには、２０波長までの離隔距離が、必要とされる。
【０００５】
ＭＩＭＯシステムと共に存在する他の問題は、見通しの線の状態についてよりも散乱の発生する環境で使用するように設計されていることである。しかしながら、見通しの線の状態は、指向性アレイが加入者の家屋で使用される、ともに近くにある携帯無線装置と固定の無線アクセスシステムの間の通信のように、多くの状況で出現する。これは、以前は、そのような見通しの線の状態では、ＭＩＭＯシステムから利用できる潜在的な容量を実現することが可能ではなかったことを意味する。
【０００６】
前のＭＩＭＯシステムの空間ダイバーシチ配置は、そのようなシステムは、空間ダイバーシチなしの接近して配置されたアンテナアレイを要求する、マルチビームアンテナ配置と互換性がないことも意味する。マルチビームアンテナ配置は、２つ又はそれ以上の指向性アンテナビーム２３を形成するために、複数の接近して配置されたアンテナ素子２１（図２参照）がビーム形成器２０と共に使用されるものである。送信されるべきデータは、入力２４に入力し、そして、複数のユーザ装置端末２２へ送信される。アンテナ素子間隔は、空間ダイバーシチがなく、且つ典型的には、半波長のアンテナ間隔で達成される。このように複数の指向性アンテナビームを使用することにより、ビーム間の妨害は、減少されそして、従って、ダウンリンク容量が増加される。即ち、アンテナアレイ２１を含む単一の基地局によりサポートされることが可能なユーザ装置端末の数が、増加される。これは、ダウンリンク容量が、特定のユーザ又は複数のユーザについてデータレートを増加させることによりそれらのユーザについて増加される、図１に示されたような、ＭＩＭＯシステムから異なる。
【０００７】
本発明の目的は、上述の１つ又はそれ以上の問題を解決する又は緩和する、ＭＩＭＯ無線通信システムを提供することである。
【０００８】
更に、本発明の利益と利点は、本発明の好ましい実施例を記しそして示す、添付の図面と共に以下の詳細な説明を考慮すると明らかとなろう。
【０００９】
発明の概要
本発明の第１の面に従って、複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）無線通信システムは、
・  複数の送信アンテナ素子と、
・  複数の受信アンテナ素子とを有し、
送信アンテナ素子は、偏波ダイバーシチを提供するように配置され、且つ、送信アンテナ素子の位置は、空間ダイバーシチが避けられるように配置される、複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）無線通信システムが提供される。
【００１０】
これは、空間ダイバーシチが避けられるので、送信アンテナ素子が小型のアンテナ配置を生成するために接近して配置されうるという利点を提供する。これは、アンテナ素子が、携帯情報端末（ＰＤＡ）、携帯電話又は、他の小型装置のような、携帯装置に組み込まれる状況では、特に重要である。小型アンテナ配置は、生成される視覚的な影響が減少されるので、基地局設備及び他の屋外設備にも、有利である。更に、製造、搬送及び保管間コストも、減少される。
【００１１】
受信アンテナ素子も、空間ダイバーシチを避けるために、接近して配置されるが、これは必須ではない。
【００１２】
受信アンテナ素子も、偏波ダイバーシチを提供するようにそして、空間ダイバーシチが避けられるように、配置されるのが好ましい。これは、受信アンテナ素子が小型の受信機配置を生じるように、接近して配置されうるという利点を提供する。
【００１３】
アンテナ素子は、個々の素子でもよく又は、セクター有効範囲についての列アレイのような、素子のアレイでもよい。また、アンテナ素子は、間隔を空けて配置され又は接近して配置されうる。例えば、２送信又は受信アンテナ素子を有するＭＩＭＯシステムは、それらの２つのアンテナ素子が接近して配置され、２重偏波素子を形成するように、設けられることが可能である。
【００１４】
好ましくは、前記アンテナ素子は、２つの実質的に直交する偏波の１つで偏波される。例えば、水平及び主直に偏波されたアンテナ素子が使用されうる。また、送信と受信アンテナ素子が、同じ方法で偏波されていることは、必須ではない。例えば、送信アンテナ素子は、水平及び垂直偏波を使用できるが、一方、受信アンテナ素子は、右旋又は左旋の円偏波を使用できる。
【００１５】
好ましくは、ＭＩＭＯシステムは、特定の波長で動作するように配置され且つ、送信アンテナ素子の素子間間隔は、特定の波長の１つよりも短い。これは、空間ダイバーシチが避けられ、且つ、小型の送信アンテナ設計を提供する。受信アンテナ素子の素子間間隔は、その特定の波長よりも短くてもよいが、しかし、これは必須ではない。即ち、受信アンテナは、空間又は偏波ダイバーシチのいずれか又は、その両方を有しても良い。
【００１６】
送信アンテナ素子は、使用されている複数のアンテナビームを提供するように共に更に配置されるのが、好ましい。これは、ＭＩＭＯ通信が、容量を改善するためにマルチビーム通信と結合されることを可能とする。空間ダイバーシチは、要求されないので、素子間間隔は、マルチビーム通信を可能とするように十分に接近していることが可能である。
【００１７】
一例では、前記複数のアンテナビームは、アンテナビームの組を有し、各組は、第１の偏波の第１のアンテナビームと、実質的に第１と同一であるがしかし第１の偏波と異なる第２の偏波で提供される第２のアンテナビームを有する。これは、ＭＩＭＯリンクが、アンテナビームの各組を使用して設けられることを可能とする。
【００１８】
ＭＩＭＯ無線通信システムは、例えば、２：２と２：４ＭＩＭＯシステムから選択される。これは、アンテナ素子の数が比較的少なく、そして、これは、それらのアンテナ素子を、携帯電話のような携帯通信装置に組み込むことを容易にする。
【００１９】
本発明の他の面に従って、
・  複数の送信アンテナ素子を有する送信アンテナ配置から、時空間符号化された信号を送信するステップと、
・  複数の受信アンテナ素子を有する受信アンテナ配置で、時空間符号化された信号を受信するステップと、
を有し、
前記送信アンテナ素子は、偏波ダイバーシチが提供され且つ、前記送信アンテナ素子の位置は、空間ダイバーシチが避けられるように配置された、複数入力複数出力無線通信方法が提供される。
【００２０】
これは、ＭＩＭＯ通信リンクが、空間ダイバーシチの必要なしに行われるという利点を提供する。例えば、これは、ＭＩＭＯリンクが、それらの場合のリンク容量を向上させるために、見通しの線の状況で使用されることを可能とする。
【００２１】
本発明の他の面に従って、複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）無線通信システムで使用するアンテナ配置であって、偏波ダイバーシチを提供するように配置された複数の送信アンテナ素子を有し、且つ、前記送信アンテナ素子の位置は空間ダイバーシチを避けるようになされている、アンテナ配置が提供される。
【００２２】
好ましい特徴は、当業者には明らかなように、適切に結合されてもよくそして、本発明のどの面とも結合されうる。
【００２３】
本発明がどのように実行され得るかを示すために、本発明の実施例を例のみによりそして添付の図面を参照して以下に説明する。
【００２４】
発明の詳細な説明
本発明の実施例を以下に、例示のためのみに、説明する。これらの例は、現在出願人が知っている、本発明を実施するのに最良の方法を示すが、しかし、それらは、これが達成できる唯一の方法ではない。
【００２５】
用語”空間ダイバーシチ”は、ここでは、高速フェージングに対する低相関の信号を得るためのアンテナ間隔の使用を指す。低相関のために要求されるアンテナ間隔は、到着の角度と多重通路の角度広がりに依存する。角度広がりが低くなるほど、要求される間隔は大きくなる。
【００２６】
用語”偏波ダイバーシチ”は、ここでは、低相関を有する信号を供給するために異なるアンテナ偏波を使用することを指す。これは、伝搬環境で、高度の偏波変換により容易にされる。異なる偏波を有する２つのアンテナを共通の位置で共有できるという利点を有する。
【００２７】
以下の例では、直交偏波のアンテナ素子が使用される。しかしながら、受信機により偏波が区別できる限り、これらの偏波が正確に直交していることは必須ではない。用語“２重偏波アンテナ素子”はここでは、異なる偏波で動作する、実効的に２つの接近して配置されたアンテナ素子を有する単一のアンテナアパーチャを指す。
【００２８】
上述のように、前のＭＩＭＯシステムは、実現される直交チャネルの数を減少させないように、空間的に離れたアンテナアレイを使用している。本発明は、接近して配置されたアンテナ素子を使用する複数ビームアンテナシステムと比較して、これが大きなアンテナ配置サイズとなることを認識する。小型のアンテナユニットを提供するために、一方さらにＭＩＭＯシステムが利用されることを可能とするために、本発明は、空間的に離れたアンテナ素子についての必要なしに、偏波ダイバーシチのみがＭＩＭＯシステムで使用されることが可能であることを認識する。接近して配置されたアンテナ素子が使用されそして、これは、小型のＭＩＭＯアンテナユニットが設けられることを可能とする。
【００２９】
前のＭＩＭＯシステムは、偏波ダイバーシチを使用したが、しかしこれは常に空間ダイバーシチに加えてであったことは、一般的に承認されている。例えば、ルーセントテクノロジーズは、その論文で、２０００年１０月１０−１３の、Ｒ１−００−１２１９の”ＨＳＤＰＡについての複数アンテナ構造の実際的な側面”は、符号再使用機構を使用する複数アンテナ構造に対するアンテナ間隔の要求を記述している。それらは、基地局送信機と端末受信機の両方で、アンテナ間の十分な間隔が、無相関化されたフェージングのために要求されることを説明する。それらは、２重偏波アンテナの使用を述べるが、しかし、これは、空間ダイバーシチに加えてのみである。
【００３０】
本発明は、（空間ダイバーシチの代わりに偏波ダイバーシチを使用することにより）接近して配置されたアンテナ素子がＭＩＭＯシステムで使用されることを可能とするので、更なる利点が達成される。これは、接近して配置されたアンテナ素子を有する配置が、ＭＩＭＯ通信システムと同時に動作する複数ビームアンテナシステムの両方を提供するように形成され且つ配置されることが可能であるということである。これは、増加された容量を提供し且つ、マルチビームアンテナシステムの利点をＭＩＭＯシステムのそれらと結合することを可能とする。
【００３１】
前述のように、本発明は、空間的に離れたアンテナ素子の必要なしに、偏波ダイバーシチのみがＭＩＭＯシステムで使用されることが可能であることを認識する。これを以下に更に詳細に説明する。
【００３２】
予想と対称的に、ＳＴＣシステムの基地局と端末での偏波アンテナの使用は、通信リンクの回復力と強さを改善し、より小さなアンテナ構造の使用を可能とし、そして、田舎又は郊外の場所で及び、固定の無線アクセスアプリケーションのような、見通しの強い線の成分がある、低散乱環境でさえ、複数の直交チャネルを維持する更なる利益を有することが、分かった。従来技術のＳＴＣ又はＭＩＭＯシステムは、多重通路の多い環境で、空間的に無相関なアンテナに頼っていた。我々は、ＭＩＭＯシステムでの偏波アンテナの使用は、予想よりも驚くほど良好に動作し且つ、ＳＴＣシステムが低散乱環境で動作できるという追加の利点を提供することを見つけた。
【００３３】
このアンテナ構成は、ＭＩＭＯが、見通しの強い線の成分がある又は、確かに見通しの線の成分のみの環境で採用されることを可能とする。それは、ＭＩＭＯが、加入者アンテナがおそらく軒の高さのユーザの家屋の外側に取りつけられた、固定の無線アクセス機構に適用されることを可能とするので、これは、重要である。また、これは、ＭＩＭＯが、田舎の領域のような、さらに良好な環境に適用されることを可能とすることを意味する。
【００３４】
散乱の多い環境に対しては、空間フェージングは通常はレイリー分布に従い、そして、これは、端末の複数のアンテナ構成が移動されるにつれて、各素子の受信信号は、ファードアップ又はフェードダウンすることを意味する。これは、直交チャネルの利得の変化となり、そして、空間的に離れたアンテナ（即ち、空間ダイバーシチ）を使用する２：２システム（即ち、送信機での２つのアンテナ素子と、受信機での２つのアンテナ素子）については、チャネル利得の分布が図３に示されている（線ＡとＢ）。同様な分布は、２：４、２：ｎ（ｎは、２より大きい任意の整数）及び同様なＭＩＭＯシステムについて同様な分布が見られる。また、図３は、各端に１つのアンテナを有する無線リンクのレイリー分布も示す（線Ｚ参照）。図３は、送信及び受信アンテナは無相関化された（似ていない）フェージング特性を有すると仮定する。
【００３５】
しばしば、基地局での角度の広がりは小さくそして、これは、相関のあるフェージングを導きうる。相関のあるフェージングは、より弱いＭＩＭＯチャネルの利得を減少させる効果を有し、そして、基地アンテナが完全に相関される限界内で、より弱いチャネルの利得は、ゼロになる。言いかえると、２：２、２：４、２：ｎ又は、同様なＭＩＭＯシステムについては、リンクの一端でのアンテナが、完全に相関されると、直交チャネルの数は１つに減少する。これは、２：４、２：ｎ又は、同様なＭＩＭＯシステムにも適用される。パワー利得についての分布は、そして、図３の線Ｃに示されるものへ減少する（即ち、線Ｄは存在しない）。
【００３６】
２重偏波素子が空間的に離れたアンテナの代わりに使用される場合には、２：２、２：４、２：ｎ又は、同様なシステムについては、第２のチャネルが決して失われない。これは、レイリーフェージング環境では、異なる偏波に対するフェージング特性が常に無相関であるためである。限定された場合をとると、環境内に偏波変換がないと仮定するがしかし多重通路散乱がなお環境内で発生すると仮定する。２つの直交偏波のために、２つの直交経路がこの場合には存在する。従って、同じ２つの偏波が、リンクの両端で使用される。どの時点でも、より強いチャネルは、単純に、最大の受信信号レベルを有する受信素子である。最も強いチャネルと最も弱いチャネルについてのパワー利得の分布は、図４の線ＥとＦに示されている。これらは、送信及び受信端でアンテナが無相関のフェージングを有する偏波変換のない偏波ダイバーシチ構成についての分布（図４の線ＡとＢ）と比較して示されている。主な点は、偏波変換がくても、２つの直交チャネルが残り、偏波の使用は、空間ダイバーシチを使用することよりも、更に強いことを示す。
【００３７】
ＭＩＭＯシステムは、通常は、そこから複数の直交チャネルが抽出される散乱の多い環境の要求で開始する。本発明のこの面は、どのような多重通路の不存在の場合でさえも、既に直交経路を有するアンテナ構成で開始することにより、反対方向から開始する。環境内での多重通路散乱は、この初期状態からシステムを乱し、そして、ある時空間処理が直交チャネルを回復するために適用されうる。空間ダイバーシチに依存する現在あるＭＩＭＯシステムとの差は、多重通路散乱が減少されるので、複数の直交チャネルが消滅することである。本発明で、多重通路散乱が減少されるので、複数の直交チャネルは維持される。
【００３８】
ＭＩＭＯシステムは、無線リンクの各端で多くのアンテナを使用する要求のために、空間ダイバーシチを考慮して開発された。しかしながら、実際のシステムについては、リンクの各端で使用されるべきアンテナの数は、２から４の間に制限されそうである。本発明の一実施例は、リンクの各端で、２つのアンテナ素子が使用される場合を考慮して開始する。我々は、リンクの各端で２つの空間的に離れたアンテナを使用し且つフェージングがない場合には、各端のアンテナは完全に相関される。この場合には、我々がすることのできる最良のことは、リンクの各端で２つの素子配列から３ｄＢのパワー利得を達成し、合計で６ｄＢの信号対雑音比の増加を得ることである。これは、各端での単一アンテナでのリンクと比較して、達成される容量は、（信号対雑音比、ＳＮＲの異なる値に対して）図５に示されていることを意味する。
【００３９】
対照的に、リンクの各端で２重偏波素子が使用される場合には、２つの直交経路が既に存在する。従って、データは、これらの２つの経路を介して並列に送信されることが可能である。例えば、各端で垂直に偏波した素子と水平にに偏波した素子が使用される場合には、２つの直交経路は、垂直対垂直リンク及び、水平対水平リンクである。この場合には、リンクの各端で単一（同一偏波された）アンテナでのリンクと比較して、２：２偏波ダイバーシチＭＩＭＯシステムの容量が、図６に示されている。より高い容量利得が、高信号対雑音比（＞６ｄＢ）のある場所で達成されることがわかる。この効果は、２：４、２：ｎ又は、同様なＭＩＭＯシステムについても見られる。厳密には、ビーム形成に使用される各端での２つの同一偏波素子を有する場合の結果と比較すべきである。この場合についてのこの結果は、実際には、リンクの各端で３ｄＢアレイ利得を有する、図５に示された２：２空間ダイバーシチの結果に正確に対応する。そして、図５と図６の結果を比較することにより、偏波ダイバーシチ構成についての容量は、０ｄＢのＳＮＲについての空間ダイバーシチ構成よりも低いことがわかる。最も高い利得は、高いＳＮＲを有するＭＩＭＯから得られる。
【００４０】
ここで注意する他の利点は、２重偏波素子は、接近して配置されることができることであり、そして、従って、２つの空間的に離れたアンテナを有することができる場合には、２つの空間的に離れた２重偏波素子を簡単に有することができる。フェージングのない環境では、空間的な分離は、ＭＩＭＯにどのような更なる直交チャネルも提供できないが、しかし、追加の利得（６ｄＢ；各端から３ｄＢ）が、追加の容量利得を提供するためにＳＮＲを改善するために使用されることが可能である。これを更にとるために、ＭＩＭＯは、基地と加入者アンテナの両方で、２重偏波アンテナ素子を採用することにより、屋外の指向性の軒の高さの加入者アンテナを使用する固定の無線アクセスシステムへ適用されることが可能である。屋外アンテナは、建物へのＲＦ（無線周波数）透過に関連する高透過損失を避けるために、典型的には、必要とされる。軒の高さの取り付けは、しばしば、基地局への見通しの強い線があることを意味する。従って、指向性アンテナが信号対雑音比を最大にするために、そして、ネットワークの残りへの妨害を最小化するために、使用される。しかしながら、これらの低フェージング環境では、リンク容量は、２：２、２：ｎ又は、同様な偏波ダイバーシチＭＩＭＯと、高利得加入者アンテナ及び基地局アンテナとを、組み合わせることにより、大きく増加される。
【００４１】
郊外又は田舎の環境と移動端末、即ち、ある携帯装置の形式を考えることにする。所定の環境では、特に基地局での角度の広がりは、空間ダイバーシチＭＩＯＭ構成に対してはアンテナ間の相関が非常に高くなるように、非常に低い。偏波ダイバーシチの場合については、アンテナ間の相関は低く、そして、偏波変換も低い。従って、２つの直交経路の容量に対する値の分布があり、そして、これらは図７と図８に示されている。空間ダイバーシチの場合については、基地局では非常に小さな角度の広がりがありそして、基地局アンテナ素子は、完全に相関されると仮定される。偏波ダイバーシチの場合については、両端でのアンテナ素子は、完全に無相関であるが、しかし、環境内に偏波変換がないと仮定される。明らかに、偏波ダイバーシチ配置で達成される容量は、最大である。これらの場合についてのパワー利得の分布は、図３と図４に示されていることに、注意する。
【００４２】
最後に、両端で空間ダイバーシチが無相関となるような、多重通路の多い環境で見るそして、再びレイリーフェージングが全ての経路に対して仮定される場合には、得られる容量分布は、図９に示されている。
【００４３】
この環境では、偏波変換は、非常に高そうである。我々は、交差偏波比が、０ｄＢとなる仮定する場合には、２：２偏波ダイバーシチＭＩＭＯ構成についての容量曲線は、図９に示されたものへ正確に減少し、そして、２つの構成は等価となる。これは、２：４、２：ｎ又は、同様な偏波ダイバーシチＭＩＭＯ構成についても発生する。
【００４４】
２：２ＭＩＭＯシステムについての測定値は、偏波ダイバーシチは、空間ダイバーシチアンテナ構成よりも良好に動作することを、明らかに示す。この発見は、２：ｎのＭＩＭＯシステムと他の適するＭＩＭＯ構成に拡張できる。郊外環境の屋外基地局と屋内加入者端末を使用して、測定が行われた。２つの直交するＭＩＭＯ経路のパワー利得についてのこの結果は、図１０に示されている。偏波ダイバーシチアンテナ構成についてのこの経路利得は、空間ダイバーシチアンテナ構成について得られるものよりも高い。１０波長離隔距離が基地局でのアンテナに対して使用され、０．５波長の離隔距離が空間ダイバーシチ構成についての加入者でのアンテナについて使用されたことに注意する。このように、測定は、偏波ダイバーシチは、空間ダイバーシチよりも、更に強いことを、明らかに示す。
【００４５】
上述のように、空間ダイバーシチの代わりに偏波ダイバーシチをのみを使用するＭＩＭＯシステムの１つの利点は、見通しの線の状況が、適応されることである。偏波ダイバーシチのみを有するＭＩＭＯシステムが使用されることが可能である状況の４つの例が、図１１から１４を参照視して且つ説明されそして、これらの多くは見通しの線の状況を含む。これらの例の各々では、アンテナ構成は、ＭＩＭＯシステムを提供するために、適する時空間符号化機構と結合される。
【００４６】
図１１は、偏波ダイバーシチのみを使用するＭＩＭＯシステムを使用して、互いに通信するようになされた携帯情報端末（ＰＤＡ）又はラップトップコンピュータのような、２つの無線携帯装置１１１，１１２を示す。どのような適する携帯装置が使用されてもよくそして、通信は異なるそのような携帯装置間でもよい。複数の偏波されたアンテナ素子が、各携帯無線装置１１１，１１２に統合されている。水平／垂直偏波、左旋及び右旋円偏波、±４５°偏波又は、他の形式の、どのような好ましい形式の偏波も使用されうる。各携帯装置１１１，１１２は、２重偏波された即ち、２つの異なる偏波で動作する、アンテナ素子を有するか又は、アンテナ要素の組みを有し、そのような組みの各構成部分が実質的にその組みの他の構成部分に関して直交して偏波されているかのいずれかである。そのアンテナは、例えば、プリントされた２重偏波パッチアンテナ、交差ダイポール／モノポール形式の素子、交差スロット又は右旋及び左旋円偏向アンテナでもよい。
【００４７】
好ましい数のアンテナ素子は、各携帯装置で使用され、そして、１つの装置では他の装置よりも多くのアンテナ素子があってもよい。しかしながら、好ましい実施例では、各装置で２つの２重偏波アンテナ素子が、又は、１つの装置で２素子そして他の装置で４素子が使用される。
【００４８】
図１１に示された例では、水平（Ｈ）及び垂直（Ｖ）偏波アンテナ素子が、各携帯装置で使用される。結果のＭＩＭＯシステムは、図１１の矢印Ｖ−ＶとＨ−Ｈで示された２つの直交チャネルを提供する。環境内の散乱で、ある偏波変換が発生しそして、これは、図１１の破線の矢印Ｖ−ＨとＨ−Ｖで示されている。この状況では、携帯装置は、典型的には、互いに近く（例えば、＜１０ｍ離れている）、それにより、見通しの強い線存在する確立が高い。しかし、偏波ダイバーシチを有するＭＩＭＯが、空間ダイバーシチと反対に、使用されるので、そのような見通しの線のＭＩＭＯ通信が効果的である。
【００４９】
図１２は、複数のアンテナ素子１２１を有する基地局アンテナ１２０と、複数のアンテナ素子１２３を有する指向性加入者アンテナ１２２を有する、固定の無線アクセスシステムを示す。各場合に、アンテナ素子は、２重偏波又は、図１１を参照して説明したように偏波されていてもよい。また、図１１については、どのような好ましい数のアンテナ素子が使用されうるが、しかしながら、２：２又は２：４のＭＩＭＯシステムが水平（Ｈ）及び垂直（Ｖ）偏波で設けられているのが好ましい。加入者アレイ１２２の指向性は、信号対雑音比を増加させそして、２：２のＭＩＭＯシステムは２つの並列の直交チャネル（図１２のＨ−Ｈ、Ｖ−Ｖ）を構成する。見通しの強い線の状況が含まれる場合さえ、空間ダイバーシチよりも偏波ダイバーシチを有するＭＩＭＯの使用は、効果的な通信が確立されることを可能とする。
【００５０】
図１４は、天井に取り付けられているがしかしどのような適する場所にも配置できる、屋内無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）基地局１４０を示す。この基地局１４０は、複数の偏波アンテナ素子を有するＰＣ１４１と通信する。この例では、ＰＣ１４１に接続された別の無線モデム１４２が、使用される。無線モデム１４２は、統合された２重偏波アンテナ素子を有する。これは、一例であるが、しかし、アンテナ素子はどのような形式でもよくそして適する形式の端末に接続され又は統合される。基地局１４０も、複数の偏波アンテナを有し、ＭＩＭＯリンクを介してユーザ端末１４０と通信する。大量の多重通路散乱だけでなく、特に大きなオープンプランの事務所では、見通しの強い線の状況の可能性がある。２つの偏波のアンテナ素子の使用は、基地局に関して、全ての位置で、少なくとも２つの直交経路があることを保証する。これは、基地局が屋外にありそして、ユーザが基地局の近くにいる場合にも、当てはまる。
【００５１】
図１３は、複数の偏波アンテナ素子を有する基地局アンテナアレイ１３０を示す。移動又は遊動ユーザ端末１３１でのＭＩＭＯ通信は、上述の複数の偏波アンテナ素子をも有するユーザ端末と発生する。そのような状況では、偏波変換は、通常は低く、見通しの線の経路がしばしば存在し、そして、角度の広がりはしばしばリンクの両端で低い。偏波ダイバーシチのみを有する（即ち、空間ダイバーシチなしの）ＭＩＭＯを使用することにより、リンク容量を、空間ダイバーシチのみ有するＭＩＭＯを使用するのと比較して、増加することが可能である。更に加えて、アンテナ素子は、接近して配置されることができ、そして、これは、携帯端末又は空間が制限された他のユーザ端末へ、更に簡単に統合されることを可能とする。
【００５２】
他の例では、図１３の基地局は、ＭＩＭＯ通信に加えて、複数のアンテナビームを提供するために修正される。これは、容量が、ＭＩＭＯ通信単独を使用するのと比較して、更に増加されることを可能とする。これを、偏波ダイバーシチを有するがしかし空間ダイバーシチを有するしないＭＩＭＯシステムがどのようにマルチビームアンテナと組み合わすことができるかの一例を示す、図１５Ａと１５Ｂを参照して更に詳細に説明する。
【００５３】
図２を参照して上述したように、マルチビームアンテナシステムは、例えば、２分の１波長の間隔を有するような、接近して配置されたアンテナ素子を必要とする。図１５Ａは、そのように接近して配置されたアンテナ素子１５１を有する基地局アンテナアレイ１５０の例を示す。この場合には、各アンテナ素子は、６の偏波アンテナ素子の列である。６つのそのような列は、方位圏内で、２分の１波長の間隔で使用される。図１５Ｂに示されているように、２つの偏波の各々で、３つのアンテナビームを形成するために、このアレイと共に２つのビーム形成器が使用される。１つのビーム形成器は、１つの偏波、即ち、＋４５°で３つのアンテナビームＡ１，Ａ２，Ａ３を形成し、一方、他のビーム形成器は、他の偏波、即ち、−４５°で３つのアンテナビームＢ１，Ｂ２，Ｂ３を形成する。図２２に示された修正されたバトラーマトリクスビーム形成器のような、どのような好ましい形式のビーム形成器も、使用されうる。
【００５４】
図２２は、修正されたバトラーマトリクスビーム形成器の概略図である。これは、容易にトリプレート（ｔｒｉｐｌａｔｅ）で実現される、同心のレイアウトのハイブリッドカプラを有する平面の構造で実行される、６かける６バトラーマトリクス２２２を示す。３つのアンテナビーム（Ａ，Ｂ，Ｃ）は、示されたように隣接するビームポートを組みにすることにより、発生される。これは、我々のノーテルネットワークに譲渡された米国特許出願番号０９／３９４，８３５で詳細に説明され、そして、参照によりここに組み込まれる。そのようなビーム形成器を使用する特定の利点は、挿入損が最小化されることである。
【００５５】
ビームＡ１，Ｂ１が加入者局１５２と第１のＭＩＭＯ通信リンクを構成するために使用され、一方、ビームＡ２，Ｂ２が加入者局１５３（又は、ビームＡ２，Ｂ２によりサービスを受ける他の適する加入者局）と第２のＭＩＭＯリンクを構成するために使用され、そして、ビームＡ３，Ｂ３が、ビームＡ３，Ｂ３によりサービスを受ける任意の加入者局（例えば、１５４）と第３のＭＩＭＯリンクを構成するために使用されように、基地局は、アンテナビームの組みをわたり時空間符号化を使用するようにもなされる。
【００５６】
偏波ダイバーシチのみがＭＩＭＯシステムについて使用されるので、ＭＩＭＯとマルチビーム配置をこのように結合することが可能である。１次には、マルチビームとＭＩＭＯシステムの容量利得は独立であるので、これは、増加された容量の利点を有する。結果のハイブリッドシステムは、両方のアプローチの利益を共有する。
【００５７】
移動又は固定無線応用のいずれかに適合された、結合されたＭＩＭＯとマルチビーム配置の特定の実施例を説明する。図１６は、固定の無線応用が含まれる場合を示す。基地局１６０は、４つの受信機チェインと２つの送信機チェインを有する、４つの偏波アンテナ素子を含む顧客の家屋の装置（ＣＰＥ）１６１への通信リンクを提供する。基地局は、３−セクター化されているのが好ましく、そして、各セクタ内に、図１５Ａと１５Ｂを参照して説明したように、ダウンリンクに関する２−ブランチＭＩＭＯ送信を有する、２つの偏波に関する３つのビーム出力が設けられる。
【００５８】
図１７は、基地局（ＢＴＳ）構造を示す。６列の、交差偏波アンテナアレイ１７０が基地局の各ファセットに設けられており、そして、ダウンリンクとアップリンクの両方の設計に共通している。各アンテナファセットは、基地局のセルの単一のセクタとして働き、そして、２つの偏波の両方の３つのビーム出力を提供するために、２つの無線周波数（ＲＦ）ビーム形成器を使用する。異なる数のビーム出力を提供することも可能である。例えば、セクタ当り４ビームは、大きな容量を与えるが、しかし、更なるＲＦフィーダーケーブルと更なるアップコンバータ及びダウンコンバータモジュールを必要とする。どのような適するビーム形成器も使用でき、そして、好ましい例では、直交６−ウェイの修正されたバトラーマトリクスビーム形成器（例えば、図２２参照）が使用され、これは、低損失の解決方法（直交ビーム形成器はそれ自身で公称は無損失である）を提供しそして、適するビーム幅、隣接ビームの間のクロスオーバーとサイドローブレベルを与える。図１８は、比較の目的のために、トリセルラー配備と一貫性のある、従来の６５°ビーム幅の全セクタパターン（線１８０参照）とともに、プロットされた結果のビームパターンを示す。このビームパターンは、４５°の角度のダイポール素子アレイについて得られ、そして、３つの主ビーム１８１，１８２，１８３を示す。得られたビームパターンの利点は、特に、接近した範囲で、セクタの大きな部分内で経験される妨害を最小化するために、隣接するビームが重なる程度が、減少されることである。従って、抑圧されたサイドローブと共に、低クロスオーバー又は尖点（カスピング）レベルが、優位である。ビームは、比較的狭く（約２５°の又はそれより小さいビーム幅）、そして、約毎４０°離れている。
【００５９】
これは、ＲＦチェインを通しての能動の位相較正の必要を除去するので、ビーム形成器は、アンテナファセットと統合されるのが好ましい。しかしながら、これは必須ではない。このように統合されないビーム形成器が、使用されることが可能である。
【００６０】
マルチビームセクタ化に加えて、ダウンリンクでの２−ブランチＭＩＭＯ送信が提供される。ＭＩＭＯ送信は、偏波アンテナアレイ１７０を使用することにより、達成される。同一のビームの組みが、２つの直交偏波上に形成されそして、送信は、適する時空間符号化機構を使用してビームの対応する組みをわたり符号化される。そのような、アプローチは、単一の小型アンテナアパーチャから、マルチビームとＳＴＣの両方の利益を提供する。
【００６１】
アップリンクでは、ダウンリンクについてのと同じマルチビーム構成が、偏波ダイバーシチと共に使用されるのが好ましい。ビームの指向性は、大きな妨害の低減を提供する。ビームの尖点に配置された加入者は、ビームのピークに配置された加入者と比較して劣化されたリンク性能を受ける傾向にある。しかしながら、劣化は、改善された利得と増加されたダイバーシチの利益を達成するために、（両方の偏波で）隣接するビーム出力をコヒーレントに結合することにより、最小化される。
【００６２】
本発明は、特にダウンリンク（基地局から移動）又は、容量負荷が最大でありそうな、例えば、ウェブページ及びインターネットアプリケーションのようなエンドユーザへのサービスの供給のような、他のユーザ端末に関連する。
【００６３】
前述のように、どのような適する形式の時空間符号化方法も使用できる。例えば、図１９の最上位層に示された時空間ブロック符号化（ＳＴＢＣ）；固定又は遊動応用にさらに適用可能であり且つ図１９の中間層に示された、レイヤード時空間（ＢＬＡＳＴ）；及び、移動及び固定応用の両方に適し且つ図１９の最下層に示された時空間トレリス符号化（ＳＴＴＣ）がある。
【００６４】
他の好ましい方法は、図２０のように、分離されたサブチャネルを有する帰還時空間符号化である。この形式の帰還又は固有モードＳＴＣは、送信機の並列ストリームを切り離すことにより、受信処理を単純化する。それは、受信から送信へのＭＩＭＯチャネル重みの帰還を要求しそして、低ドップラー固定又は遊動アプリケーションに最も適する。
【００６５】
空間多重時空間符号化も、図２１で示されているように使用されることが可能である。この方法では、独立の符号化されたデータストリームが、異なる送信アンテナに送られる。受信機は、異なる送信を分離するために、空間処理を実行することが要求される。これは、受信機で明確な空間署名を必要としそして、性能は、ＨＨ＊の最少固有値により制限され、ここで、Ｈはチャネルマトリクスである。固有値が不均衡のときには、性能は、固有値モードＳＴＣよりも悪いが、しかし帰還要求は大きく減少される。
【００６６】
ＭＩＭＯ及びマルチビームシステムが組み合わされる上述の実施例では、時空間符号化ＭＩＭＯ通信方法が、各アンテナビームリンクについて使用される。例えば、各々が２つの偏波での、３つのアンテナビームの場合を考える。それらのアンテナビームの１つ及び、他の偏波での対応するビームは、それらのビームにより供給される地理的な領域内に配置された１又はそれ以上の加入者又はユーザにサービスを提供する。基地局とそれらのユーザの間の、ＭＩＭＯ、時空間符号化された通信は、アンテナビームの組みを介して発生する。ＭＩＭＯを使用することにより、それらのユーザに対する通信レートを増加することが可能である。同じことが、他の２つの組のアンテナビームによりサービスを提供される地理的な領域内のユーザに対して発生する。このように、ＭＩＭＯ通信のない３つの組みのアンテナビームを使用するのと比較して、容量が増加される。
【００６７】
しかしながら、１つ又はそれ以上のアンテナビームから、ＭＩＭＯ時空間符号化通信と、非−ＭＩＭＯ、非−時空間符号化通信の両方を、同時に提供することも可能である。これは、非−ＭＩＭＯ準拠の伝統的なユーザ装置は動作できるが一方、同時にＭＩＭＯ準拠のユーザ装置が使用できるという利点がある。ユーザ又は加入者装置は、２つの形式の信号に対して異なる搬送波周波数を有することによるような、適する方法を使用して、ＭＩＭＯと非−ＭＩＭＯ通信パケットの間を区別することができるようになされる。基地局は、基地局からこれらの形式の通信の両方が同時に送信されるように、ＭＩＭＯ及び非−ＭＩＭＯパケットを多重するようになされる。
【００６８】
ここの教示の理解について当業者には明らかなので、ここで与えられた範囲及び装置値は、得ようとした効果を失うことなく、拡張され又は変更されうる。
【００６９】
出願の範囲は、本発明の範囲内である。これらは、空間ダイバーシチなしにしかし代わりに偏波ダイバーシチで動作するＭＩＭＯ無線通信システムを提供するために要求される状況を含む。例えば、見通しの線の状況で、又は、ＭＩＭＯ及びマルチビームシステムが組み合わされる場合である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
従来技術のＭＩＭＯ無線通信システムの概略図である。
【図２】
従来技術のマルチビーム無線通信システムの概略図である。
【図３】
基地局のアンテナが完全に相関しているときの場合及び、無相関のときの場合についての、空間ダイバーシチアンテナを有する２：２ＭＩＭＯシステムについてのチャネルパワー利得の理論的な分布のグラフであり；更に、１：１システムについてのレイリー分布を示すグラフである。
【図４】
偏波変換が存在する又はしない、空間的に分離されたアンテナの代わりに、２重偏波素子が使用されるときの、２：２ＭＩＭＯシステムについてのチャネルパワー利得の理論的な分布を示すグラフである。
【図５】
信号対雑音比の異なる値に対する、フェージングなしの環境での、１：１リンクと比較された、２：２空間ダイバーシチＭＩＭＯシステムの理論的な容量を示すグラフである。
【図６】
図５と同様であるがしかし、フェージングなしの環境での、１：１リンクと比較された、（空間ダイバーシチを有しない）２：２偏波ダイバーシチＭＩＭＯシステムの理論的な容量を示すグラフである。
【図７】
信号対雑音比の異なる値に対する、完全に相関された基地局アンテナ（送信機）と完全に無相関の端末を有する、２：２空間ダイバーシチＭＩＭＯシステムについての、理論的な容量分布を示すグラフである。
【図８】
図７と同様であるが、しかし、環境内に偏波変換のない且つ（空間ダイバーシチを有しない）２：２偏波ダイバーシチＭＩＭＯシステムについてのグラフである。
【図９】
完全に無相関のアンテナ素子を有する２：２空間ダイバーシチＭＩＭＯシステムに対する図７と８と同様なグラフである。
【図１０】
経験的な結果のグラフであり；２：２空間及び偏波ダイバーシチ構成に対する直交ＭＩＭＯ経路についてのパワー利得についての測定された分布を示す。
【図１１】
パーソナルエリアネットワークの２つの携帯無線通信端末間のＭＩＭＯ通信リンクの概略図である。
【図１２】
固定の無線アクセス状況でのＭＩＭＯ通信リンクの概略図である。
【図１３】
基地局と移動又は遊動ユーザ端末の間のＭＩＭＯ通信リンクの概略図である。
【図１４】
無線ローカルエリアネットワーク内のＭＩＭＯ通信リンクの概略図である。
【図１５Ａ】
移動又は固定無線アクセスＭＩＭＯ通信ネットワーク内の基地局で使用されるアンテナアレイの概略図である。
【図１５Ｂ】
図１５Ａのアンテナアレイを使用して発生されたアンテナビーム構成の概略図である。
【図１６】
固定の無線アクセスＭＩＭＯ配置の概略図である。
【図１７】
ＭＩＭＯとマルチビーム通信の両方を提供する基地局の無線周波数構成の概略図である。
【図１８】
図１７のアンテナアレイについてのアンテナビームパターンを示す図である。
【図１９】
時空間ブロック符号化、レイヤード時空間及び、時空間トレリス符号化の、３つの時空間符号化方法の概略図である。
【図２０】
分離されたサブチャネルを使用する帰還時空間符号化方法の概略図である。
【図２１】
ＢＬＡＳＴとしても知られる、空間多重時空間符号化方法の概略図である。
【図２２】
本発明の一実施例で使用されるビーム形成器の概略図である。
【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１２】
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【図１３】
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【図１４】
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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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【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成14年9月23日(2002.9.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ｉ）複数の送信アンテナ素子と、
（ｉｉ）複数の受信アンテナ素子とを有し、
送信アンテナ素子は、偏波ダイバーシチを提供するように配置され、且つ、送信アンテナ素子の位置は、空間ダイバーシチが避けられるように配置され、前記送信アンテナ素子は複数のアンテナビームを供給するように共に配置されることを特徴とする、ユーザデータが時空間符号化方法を使用して送信される複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）無線通信システム。
【請求項２】
前記送信アンテナ素子の各々は、２つの第１の実質的に直交する偏波の１つで偏波される、請求項１に記載のＭＩＭＯ無線通信システム。
【請求項３】
前記受信アンテナ素子の各々は、２つの第２の実質的に直交する偏波の１つで偏波される、請求項２に記載のＭＩＭＯ無線通信システム。
【請求項４】
前記２つの第１の実質的に直行する偏波は、前記２つの第２の実質的に直交する偏波と異なる、請求項３に記載のＭＩＭＯ無線通信システム。
【請求項５】
前記複数の送信アンテナ素子は、１つ又はそれ以上の２重偏波素子を有し、各々のそのような２重偏波素子は、単一アンテナアパーチャから動作可能な２つの接近して配置されたアンテナ素子である、請求項１に記載のＭＩＭＯ無線通信システム。
【請求項６】
前記複数の送信アンテナ素子はアンテナアレイにより提供される、請求項１乃至５のうちいずれか一項に記載のＭＩＭＯ無線通信システム。
【請求項７】
特定の波長で動作するように配置され且つ、送信アンテナ素子の素子間間隔は、特定の波長の１つよりも短い、請求項１乃至６のうちいずれか一項に記載のＭＩＭＯ無線通信システム。
【請求項８】
ＭＩＭＯ通信に加えて、非−ＭＩＭＯ通信も提供するように配置された、請求項１乃至７のうちいずれか一項に記載のＭＩＭＯ無線通信システム。
【請求項９】
前記複数のアンテナビームは、送信アンテナ素子に統合された１つ又はそれ以上のビーム形成器を使用して提供される、請求項１に記載のＭＩＭＯ無線通信システム。
【請求項１０】
前記複数のアンテナビームは、アンテナビームの組を有し、各組は、第１の偏波の第１のアンテナビームと、実質的に第１と同一であるがしかし第１の偏波と異なる第２の偏波で提供される第２のアンテナビームを有する、請求項１乃至９のうちいずれか一項に記載のＭＩＭＯ無線通信システム。
【請求項１１】
アンテナビームの前記組の各々は、２ブランチＭＩＭＯ入力を提供するように配置される、請求項１０に記載のＭＩＭＯ無線通信システム。
【請求項１２】
２：２と２：４ＭＩＭＯシステムから選択される、請求項１乃至１１のうちいずれか一項に記載のＭＩＭＯ無線通信システム。
【請求項１３】
固定の無線アクセスシステム、パーソナルエリアネットワーク、無線ローカルエリアネットワーク及び、移動通信ネットワークから選択される、請求項１乃至１２のうちいずれか一項に記載のＭＩＭＯ無線通信システム。
【請求項１４】
前記送信アンテナ素子の各々は、アンテナ要素子の列を有する、請求項１乃至１３のうちいずれか一項に記載のＭＩＭＯ無線通信システム。
【請求項１５】
（ｉ）偏波ダイバーシチが提供され且つ空間ダイバーシチが避けられるように配置された複数の送信アンテナ素子を有する送信アンテナ配置から、時空間符号化された信号を送信するステップと、
（ｉｉ）複数の受信アンテナ素子を有する受信アンテナ配置で、時空間符号化された信号を受信するステップと、
を有し、前記送信するステップ（ｉ）は、更に、前記複数の送信アンテナ素子が複数のアンテナビームを供給するように動作させることを含むことを特徴とする、複数入力複数出力無線通信方法。
【請求項１６】
更に、
（ｉ）それらの２つの配置の間に見通しの線の経路が存在するように、送信アンテナ配置と受信アンテナ配置の位置を決定し、
（ｉｉ）少なくとも部分的に前記見通しの線の経路に沿って、時空間符号化された信号を受信アンテナ配置へ送信するために、前記送信アンテナ配置を使用する、ことを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
更に、時空間符号化された信号と同時に、送信アンテナ配置から非時空間符号化された信号を送信することを含む、請求項１５或は１６に記載の方法。
【請求項１８】
ユーザデータが時空間符号化方法を使用して送信される複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）無線通信システムで使用するアンテナ配置であって、偏波ダイバーシチを提供するように配置された複数の送信アンテナ素子を有し、且つ、前記送信アンテナ素子の位置は空間ダイバーシチを避けるようになされており、前記送信アンテナ素子は複数のアンテナビームを供給するように共に配置されることを特徴とする、アンテナ配置。
【請求項１９】
特定の波長で動作するように配置され且つ、送信アンテナ素子の素子間間隔は、特定の波長の１つよりも短い、請求項１８に記載のアンテナ配置。
【請求項２０】
ＭＩＭＯ通信システムで使用するのと同時に非−ＭＩＭＯ通信システムで使用するのにも適する、請求項１８或は１９に記載のアンテナ配置。
【国際調査報告】
2004517549.tif 000065
2004517549.tif 000066
2004517549.tif 000067