(57)【要約】位相調整アレーアンテナは、加入者ユニットに、異なる方向に信号を送受信する能力を提供し、同時に２つの方向に最適利得を得ることを可能にする。この方法では、異なる周波数で作動している通信信号に起因する屈折およびマルチパス効果を補償して、順方向および逆方向リンクの両方の利得を上げることができる。周波数選択部（４１０）はそれぞれのアンテナ素子（２１０）に接続される。少なくとも２つの重み付け構成部（４１５および４２０）を周波数選択部（４１０）に接続して、スペクトル的に分離された信号を有し、個別に方向を操作できるビームを形成する。重み付け構成部（４１５および４２０）は、個別にビームの方向を操作する移相素子、およびそれぞれのアンテナ（２１０）で送受信される信号を個別に増幅する少なくとも１つの可変利得増幅部を備えることにより、それぞれのビーム形状を最適化できる。個別に方向操作および成形できるビームを有することにより、指向性アンテナはマルチバンドおよび／またはマルチパス環境、同一周波数または広帯域ネットワークにおける用途に適している。【選択図】図４
2004533186.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナアレーとして配列された複数のアンテナ素子と、
各アンテナ素子にそれぞれ接続された周波数選択部と、
スペクトル的に分離された信号を有して個別に方向を操作できるビームを形成するように、前記周波数選択部のそれぞれに接続された少なくとも２つの重み付け構成部とを備えている指向性アンテナ。
【請求項２】
請求項１において、
前記周波数選択部が送信および受信信号を分離する指向性アンテナ。
【請求項３】
請求項１において、
前記周波数選択部が、異なる周波数を有する同一方向の信号を分離する指向性アンテナ。
【請求項４】
請求項１において、
前記周波数選択部がプリントされている指向性アンテナ。
【請求項５】
請求項１において、
前記周波数選択部がプリントされていない指向性アンテナ。
【請求項６】
請求項１において、
前記重み付け構成部が移相素子を含む指向性アンテナ。
【請求項７】
請求項６において、
前記移相素子が、個別の制御信号を受信して、それぞれの移相を設定する指向性アンテナ。
【請求項８】
請求項１において、
前記重み付け構成部の少なくとも１つが、少なくとも１つの可変利得増幅部を含む指向性アンテナ。
【請求項９】
請求項８において、
各アンテナ素子に接続された前記可変利得増幅器の数が、スペクトル的に分離されて個別に形状を最適化されるビームの数に一致している指向性アンテナ。
【請求項１０】
請求項１において、
前記アンテナ素子で送信または受信される信号を結合するために、形成される各ビームに関連付けされたコンバイナーを含む指向性アンテナ。
【請求項１１】
請求項１において、
前記ビームを同時に形成する指向性アンテナ。
【請求項１２】
請求項１において、
マルチパス環境で使用されている指向性アンテナ。
【請求項１３】
請求項１において、
同一周波数ネットワーク、広帯域ネットワーク、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）ネットワークおよび直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）ネットワークから選ばれた１つで使用されている指向性アンテナ。
【請求項１４】
請求項１において、
受信したパイロット信号に基づいて受信ビームパターンを最適化するように、前記周波数選択部に接続された重み付け構成部の１つが調整される指向性アンテナ。
【請求項１５】
請求項１において、
順方向リンクを介したフィードバック測定値による所定信号の受信した信号品質に基づいて送信ビームパターンを最適化するように、前記周波数選択部に接続された重み付け構成部の１つが調整される指向性アンテナ。
【請求項１６】
請求項１において、
所定の基地局からの信号の最大受信電力の方向に送信ビーム方向を操作するように、前記周波数選択部に接続された重み付け構成部の１つが調整されるとともに、最良の信号対雑音比（ＳＮＲ）および搬送波対干渉（Ｃ／Ｉ）レベルから選ばれた１つの測定値に基づいて受信ビームを最適化するように、前記周波数選択部に接続された重み付け構成部の別の１つが調整される指向性アンテナ。
【請求項１７】
個別に方向を操作できるビームを形成する方法であって、
各アンテナ素子にそれぞれ接続された周波数選択部を有するアンテナアレーとして配列された複数のアンテナ素子により受信または送信される第１周波数の第１信号を重み付けして、方向を操作できる第１ビームを形成し、
前記第１信号からスペクトル的に分離された第２信号を重み付けして、前記と同一のアンテナアレーにより受信または送信されて個別に方向を操作できる第２ビームを形成するビーム形成方法。
【請求項１８】
請求項１７において、
前記第１および第２信号が信号の移相を含むビーム形成方法。
【請求項１９】
請求項１８において、
前記第１および第２信号の移相をそれぞれ選択することを含むビーム形成方法。
【請求項２０】
請求項１７において、
前記第１信号が前記アンテナアレーにより送信され、前記第２信号が前記アンテナアレーにより受信されるビーム形成方法。
【請求項２１】
請求項１７において、
前記第１および第２信号の重み付けが、それらの信号を可変的に増幅することを含んで前記第１および第２ビームの形状を最適化するビーム形成方法。
【請求項２２】
請求項１７において、
前記第１および第２信号の重み付けを同時に実行することにより、前記第１および第２ビームを同時に形成するビーム形成方法。
【請求項２３】
請求項１７において、
マルチパス環境で使用されるビーム形成方法。
【請求項２４】
請求項１７において、
同一周波数ネットワーク、広帯域ネットワーク、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）ネットワークおよび直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）ネットワークから選ばれた１つで使用されるビーム形成方法。
【請求項２５】
請求項１７において、
受信したパイロット信号に基づいて受信ビームパターンを最適化することを含むビーム形成方法。
【請求項２６】
請求項１７において、
順方向リンクを介したフィードバック測定値による所定信号の受信した信号品質に基づいて送信ビームパターンを最適化することを含むビーム形成方法。
【請求項２７】
請求項１７において、
所定の基地局からの信号の最大受信電力の方向に送信ビーム方向を操作するとともに、最良の信号対雑音比（ＳＮＲ）および搬送波対干渉（Ｃ／Ｉ）レベルから選ばれた１つの測定値に基づいて受信ビームを最適化するビーム形成方法。
【請求項２８】
各アンテナ素子にそれぞれ接続された周波数選択部を有するアンテナアレーとして配列された複数のアンテナ素子により受信または送信される第１周波数の第１信号を移相する手段と、
前記第１信号からスペクトル的に分離された第２信号を移相して、前記と同一のアンテナアレーにより受信または送信されて個別に方向を操作できる第２ビームを形成する手段とを備えているビーム形成装置。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
無線通信領域では、時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）および符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）プロトコルが、基地局から移動局への通信に利用されている。ＴＤＭＡ方式は信号の送受信に単一周波数を使用する。一方、ＣＤＭＡシステムは、信号の送信に１つの周波数帯域を使用し、信号の受信に別の周波数帯域を使用する。いずれの場合においても、マルチパス（multipath：多重経路）は干渉の原因になり得る。
【０００２】
図１は、典型的なマルチパスが存在する通信環境１００の１つの例である。環境１００は、第１アンテナ塔１０５ａおよび第２アンテナ塔１０５ｂを含む。各アンテナ塔１０５ａ、１０５ｂは、接続されている基地局（図示なし）を有する。通信環境１００はさらに、第１オフィス・ビル１１０ａおよび第２オフィス・ビル１１０ｂを含む。第１オフィス・ビル１１０ａ内で、加入者ユニット１１５が両方のアンテナ塔１０５ａおよび１０５ｂからの信号到達範囲内にある。
【０００３】
アンテナ塔１０５ａ、１０５ｂから加入者ユニット１１５へのいくつかの信号伝送経路が存在する。第１信号伝送経路１２０は、第１アンテナ塔１０５ａから加入者ユニット１１５までの直接信号伝送経路である。第２信号伝送経路１２５は、該当する信号が第１アンテナ塔１０５ａから加入者ユニット１１５の伝播するときの、第２オフィス・ビル１１０ｂからの反射を含む。第３信号伝送経路１３０は、第２アンテナ塔１０５ｂから加入者ユニット１１５までの直接信号伝送経路である。
【０００４】
第１信号伝送経路１２０は、第１アンテナ塔１０５ａの方向にある。加入者ユニット１１５は、第１アンテナ塔１０５ａの設置場所を認知していない。加入者信号がステアリング（方向可変の）・アンテナを装備している場合、加入者ユニット１１５は、最強の所望信号の方向に向く（すなわち、ビーム（信号電波）の方向に向く）ことができる。最強の所望信号は、第１アンテナ塔１０５ａと第２オフィス・ビル１１０ｂの間の方向にある。
【０００５】
方向検出（ＤＦ）では、マルチパスは、信号の実際の方向を隠してしまうため、悪影響を発生しやすい。第１信号伝送路１２０と同相のマルチパスのコンポーネントが実際に有効であり、したがって、方向変化はほとんどない。このため、マルチパスは干渉が全くない。ただし、第３信号伝送経路１３０は、第１信号伝送路で送信される信号と同一信号でなく、また第１信号伝送路上の信号と同相でありえないために、全面的に干渉を受ける。
【０００６】
加入者ユニット１１５が位相調整アレーアンテナを使用している場合、位相調整アレーアンテナを使用して関連アンテナ・ビームの方向を操作して第１アンテナ塔１０５ａの方向に向けるか、または前述のマルチパスの場合では、最強の所望信号の方向に向けることができる。さらに、位相調整アレーアンテナを利用して関連アンテナ・ビームの方向を操作し、第１アンテナ塔１０５ａからの直接信号伝送路１２０だけからの信号を受信することにより、第２信号伝送路１２５により発生するマルチパス効果（すなわち、信号フェーディング）または第３信号伝送路１３０により生じる干渉を除外できる。
【０００７】
図２は、図１の加入者ユニット１１５で用いられる、関連ビームの方向を操作できる位相調整アレーアンテナのブロック図であり、方向操作は、アレー・アンテナ２００を構成するアンテナ素子からの（または素子への）ＲＦ信号を移相することによりなされる。位相調整アレーアンテナ２００は、アンテナのサブアセンブリ２０５から構成される。各アンテナのサブアセンブリ２０５は、アンテナ素子２１０、送受切換器２１５および移相器２２０を含む。制御信号２２５を使用して、移相器２２０のそれぞれにより与えられる移相を調整する。
【０００８】
送信モードでは、位相調整アレーアンテナ２００のサブアセンブリ２０５は、信号を受け取る。信号は、全アンテナ素子２１０のビームが合成されると、得られる有効ビーム（図示なし）が制御信号２２５で決定される方向に向くように、移相器２２０により移相される。信号２３０は、移相器２２０から、送信モードの送受切換器２１５を経由してアンテナ素子２１０に達する。
【０００９】
受信モードでは、アンテナ素子２１０は、同一制御信号２２５で決定される方向からの最も強力なＲＦ信号を受け取る。アンテナ素子２１０は、受信信号を、受信モードに設定された送受切換器２１５に供給し、この切換器２１５は受信信号を移相器２２０にまで通過させる。移相器２２０は、移相された信号を復元する加算器（図示なし）に供給する。次に、復元された信号は、受信機（図示なし）により処理される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
近年、加入者ユニットとアンテナ塔の間の最適利得を決定するための実験では、異なる周波数の伝送信号を使用すると、最適信号伝送方向がそれぞれの周波数で異なることが判明した。ＣＤＭＡ方式では、加入者ユニットに対して指定されているように、受信（Ｒｘ）信号レンジは１９３０〜１９９０ＭＨｚであり、送信（Ｔｘ）信号レンジは１８５０〜１９１０ＭＨｚである。異なる周波数を有する信号の伝送の場合と同様に、最適信号伝送経路がＣＤＭＡ方式のＴｘおよびＲｘ信号について異なるかどうかを決定するために、別の実験が行われた。これら別の実験では、実際に、加入者ユニットと基地局アンテナ塔の間の最適信号伝送経路は周波数に依存し、ＴｘおよびＲｘ信号の信号伝送経路に影響を与えることが判明した。
【００１１】
異なる周波数において信号の最適信号伝送方向が異なることの少なくとも１つの原因は、アンテナ塔と加入者ユニット・アンテナの間を信号が伝播するときの屈折角度が異なることである。例えば、ＣＤＭＡ方式では、ＴｘおよびＲｘ信号がオフィス・ビルの窓ガラスを通過して伝播するとき、Ｔｘ信号が第１角度で“屈折”し、Ｒｘ信号が第２角度で“屈折”する。屈折角度が異なることにより、信号が、加入者ユニットが存在するオフィス内で複数経路を取って伝播する結果にもなる。さらに、ＴｘおよびＲｘ信号はオフィス・ビルの外部の物体周辺でそれぞれ異なる角度で屈折し、そのことにより伝送経路の異なる別の信号発生源を生じるおそれがある。角度およびマルチパスの異なる実際の結果は、程度がそれほどでない場合には、信号対雑音比（ＳＮＲ）の低減であるが、最悪の場合は、干渉が通信の混乱を引き起こす。
【００１２】
指向性アンテナ方式では、順方向および逆方向リンクにおける信号伝播の最適方向は、同一経路に沿っていると仮定する。したがって、一般には、Ｒｘ信号の対雑音比（ＳＮＲ）に基づき一度方向を選択すると、この選択された方向はＴｘおよびＲｘ信号の両方に対して用いられる。この選択された方向が一方のリンクに対しては最適であることが判明しているとしても、前述の実験で述べたように、選択された方向のアンテナ指向性は、他方のリンクに対しては最適でないおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
一般に、本発明は、加入者ユニットに異なる方向の信号を送受信する能力を提供し、両方向に同時に最適利得を得ることを可能にする。この方法では、異なる周波数で作動している通信信号に起因する屈折およびマルチパス効果を補償して、順方向および逆方向リンクの両方の利得を高めることができる。
【００１４】
したがって、本発明は、アンテナアレーとして配列された複数のアンテナ素子を有する指向性アンテナを含む。周波数選択部はそれぞれのアンテナ素子に接続され、この周波数選択部は周波数の同時弁別を可能にする。少なくとも２つの重み付け構成部が、周波数選択部に接続され、スペクトル的に分離された信号を有するビームを個別に方向操作できるビームを形成する。
【００１５】
周波数選択部は、例えば、送受信信号伝送帯域が分離しているＣＤＭＡシステムにおいて信号を送受信するように設計できる。周波数選択部はまた、異なる周波数を有する同一方向信号を分離するように設計できる。周波数選択部はまた、信号を３つ以上に分離でき、この場合、３つ以上の移相素子を周波数選択部に接続できる。周波数選択部は、プリント式または非プリント式、あるいはそれらの組合せで構成できる。
【００１６】
重み付け構成部は、ビームの方向を個別に操作する移相素子を含むことができる。個々の制御信号はそれぞれの移相を設定する。重み付け構成部はさらに、それぞれのアンテナ素子により送信または受信される信号を増幅する、少なくとも１つの可変利得増幅部を含むことができる。各アンテナ素子に接続された複数の可変利得増幅部を有することにより、ビームのそれぞれの形状を最適化できる。
【００１７】
指向性アンテナはさらに、形成される各ビームに関連付けられるコンバイナーを備えることにより、アンテナ素子で送信または受信される信号を結合できる。
【００１８】
個別に方向操作および形状形成できるビームを有することにより、指向性アンテナは、マルチバンド（multi-band：多重帯域）および／またはマルチパス（multipath：多重経路）環境における用途に適している。
【００１９】
１つの実施形態では、加入者ユニットは、基地局からの受信パイロット信号に基づき、順方向リンク・ビームパターン（すなわち、順方向リンクで信号を受信する受信Ｒｘビーム）を最適化する。加入者ユニットはまた、順方向リンクを介する基地局からのフィードバック測定値による所定の受信信号の信号品質に基づき、逆方向（すなわち、送信Ｔｘ）ビームパターンを最適化する。さらに、同時に、加入者ユニットは、所定の基地局からの信号の最大受信電力の方向に逆方向ビーム（Ｔｘビーム）の方向を操作できるだけでなく、順方向ビーム（Ｒｘビーム）を最良の信号対雑音（ＳＮＲ）または搬送波対干渉（Ｃ／Ｉ）レベルに最適化する。順方向および逆方向リンク両方におけるビーム方向（すなわち、加入者ユニット側からみて、それぞれ、ビームを受信および送信する）を決定するためのこれらおよび他の方式は、２００１年２月２日出願の、Ｐｒｏｃｔｏｒらによる米国特許出願第０９／７７６，３９６号の発明 "Method and Apparatus for Performing Directional Re-Scan of an Adaptive Antenna" に記載されている。前記出願の全文は参照により本明細書に引用したものとする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の前述およびその他の目的、特徴、および利点は、添付図面に示す本発明の好ましい実施形態の以下の詳細な説明で明らかになるであろう。図面では、同一参照符号は異なる図面においても同一部品を指す。図面は必ずしも縮尺通りでなく、本発明の原理を示すことに重点が置かれている。
【００２１】
本発明の好ましい実施形態を以下に説明する。
【００２２】
図３は、本発明の利用例を示す図である。携帯型パソコン３０５は、アンテナ・ケーブル３１０を介してアンテナアレー３１５に接続されている。アンテナアレー３１５は、アンテナ素子３１７の間隔を変えることにより、指向性ビームを形成できる。
【００２３】
図のように、アンテナアレー３１５は、２つのビーム、すなわち送信ビーム３２０および受信ビーム３２５を実現する。送信ビーム３２０は、窓３３０を通してアンテナ塔１０５ａに向かい最適方向に信号１２０を送信するような方向に向く。同様に、受信ビーム３２５は、窓３３０を通してアンテナ塔１０５ａから最適方向で信号１２０を受信するような方向に向く。
【００２４】
ＣＤＭＡの場合の加入者ユニットについては、送信（Ｔｘ）信号は１８５０〜１９１０ＭＨｚで作動し、受信（Ｒｘ）信号は１９３０〜１９９０ＨＨｚで作動する。これら２つの信号の周波数差は、例えば、他の指向性差の中でも特に、窓３３０を通過して送信する信号の屈折角度の差を発生させるのに十分である。信号対雑音比を最適化し、マルチパスおよび他の信号の干渉の影響を低減するために、アンテナアレーは、同一アンテナアレー３１５を用いて、ＴｘおよびＲｘビームを同時に実現する。
【００２５】
受信ビーム角度を最適化するために、受信ビーム角度を制御するシステムは、パラメータとして信号対雑音比（ＳＮＲ）を利用して、受信ビームの最良角度を決定する。受信の視角（ルックアングル：look angle）を最適化するのに使用される方法は、米国特許第６，１００，８４３号、および関連の同時係属の２０００年７月１４日出願の、Ｐｒｏｃｔｏｒらによる米国特許出願第０９／６１６，５８８号の発明 "Adaptive Antenna for Use in Same Frequency Network" に記載されている。前記特許および特許出願の両方の全文は、参照により本明細書に引用したものとする。
【００２６】
送信ビーム角度を最適化するために、送信ビーム角度を制御するシステムは異なった角度で信号を送信し、アンテナ塔１０５ａにおける基地局（図示なし）が、信号伝送方向が最適であるかどうかをフィードバックできるようにする。信号を送信およびフィードバックするのにさまざまな具体的方法を利用して、最適送信ビーム角度を決定することができる。このような実施形態の１つは、例えば、２００１年２月２日出願の、Ｐｒｏｃｔｏｒらによる米国特許出願第０９／７７６，３９６号の発明 "Method and Apparatus for Performing Directional Re-Scan of an Adaptive Antenna" に記載されている。前記出願の全文は、参照により本明細書に引用したものとする。
【００２７】
例えば、米国特許出願第０９／７７６，３９６号に記載されているように、加入者ユニットは、パイロット信号を加入者ユニットが良好に受信する度合いに基づいて、順方向リンク・ビームパターン（すなわち、Ｒｘビーム）を最適化できる。加入者ユニットは、順方向リンクを介する所定の基地局からのフィードバック測定値による所定の信号の受信信号品質に基づいて、それの逆方向リンク・ビームパターン（すなわち、Ｔｘビーム）を最適化できる。さらに、加入者ユニットは、所定の基地局からの信号の最大受信電力の方向に逆方向ビームを操縦できるだけでなく、順方向ビーム（すなわち、Ｒｘビーム）を最良の信号対雑音（ＳＮＲ）または搬送波対干渉（Ｃ／Ｉ）レベルに最適化する。
【００２８】
本発明の原理は、異なった周波数を使用するシステムで有効である。例えば、システムは異なる周波数を有する送信および受信ビームを利用することに加えて、システムを利用して２つの異なる周波数で２つの信号を伝送できる。さらに、３つの異なるビーム角度が３つの信号に対応するアンテナアレー３１５により実現できる場合には、伝送信号および２つのスペクトル分離伝送信号を利用できる。同時発生のビーム角度の数は、同一数の周波数チャネルを提供する、対応する数の移相器および周波数選択部を必要とする。
【００２９】
図４は、送信ビーム３２０および受信ビーム３２５を実現するシステムのブロック図である。アンテナ・アセンブリ４０５は、アンテナ素子２１０、周波数選択部４１０、受信重み付け構成部４１５（例えば、移相器および増幅器）、および送信重み付け構成部４２０を含む。
【００３０】
重み付け構成部４１５、４２０は、それぞれの制御信号４２５、４３５により制御できる。受信重み付け構成部４１５は受信信号４３０をサポートし、送信重み付け構成部４２０は送信信号４４０をサポートする。
【００３１】
アンテナ・アセンブリ４０５は、アンテナアレー３１５（図３）を構成するｎ個のアンテナ・アセンブリ４０５の内の１つである。各アンテナ・アセンブリ４０５の重み付け構成部４１５、４２０の数は、アンテナアレー３１５により異なる角度および／またはパターンで同時に発生できるビームの数を決定する。周波数選択部４１０は、異なる周波数の信号間の弁別を可能にする。好ましくは、周波数選択部４１０は、異なる周波数の信号を分離する確実な手段を提供することにより、アンテナ・アセンブリ４０５に必要な電力を最小化する。
【００３２】
重み付け構成部４１５、４２０の個々の制御は、受信制御信号４２５および送信制御信号４３５を発生するコントローラ４４５により実行される。コントローラ４４５は情報処理機能を備えることにより、送信ビーム３２０および受信ビーム３２５（図３）の角度および／またはパターンを実現でき、または、リモート・システム（例えば、携帯型コンピュータ３０５）は情報処理機能を備えることにより、ビームの最適角度および／またはパターンを決定できる。この実施形態では、リモート・システムは、最適角度および／またはパターン情報を有するコントローラ４４５を備え、さらに、重み付け構成部４１５、４２０を備える。
【００３３】
図５は、図４のデュアルの独立ビーム・アレー・システムの大規模な実施形態の図である。本発明の原理によれば、送信ビーム３２０および受信ビーム３２５の両方は、同一アンテナアレー３１５（図３）により、個別におよび同時に方向を操作できる。
【００３４】
デュアルの独立ビーム・システム５００は、複数の送信／受信ビーム形成ネットワーク５０５を含む。各ネットワーク回路５０５は、アンテナ素子５１０、周波数選択部５１５、ならびに受信および送信重み付け構成部４１５、４２０をそれぞれ含む。この実施形態では、受信重み付け構成部４１５は、受信可変利得、低雑音増幅器５２０および受信移相器５２２を含む。送信重み付け構成部４２０は、送信可変利得、低雑音増幅器５２５を含む。
【００３５】
ネットワーク５０５の増幅器５２０、５２５は、単一の受信増幅器および送信増幅器をアンテナ素子５１０から分離して配置するのに比べて、高いコストながら高性能を実現する。ただし、ビームが指向性を有し、ピーク・ビーム方向に高利得を有するため、全方向アンテナの場合と同様に、増幅器５２０、５２５は必ずしも高電力である必要はなく、したがって、増幅器当たりのコストは相対的に低下する。
【００３６】
また、低雑音増幅器５２０および電力増幅器５２５は、コンバイナー５３０および５３５の後部にあってもよい。単一の増幅器を実装することにより、システム５００は低コストにできるが、図の分散増幅器を備える実施形態に比べて性能が低下する。
【００３７】
移相器５２２、５２７は一般的な移相器であってもよく、または２００１年１月３１日出願の、Ｃｈｉａｎｇらによる米国特許出願第０９／７７４，５３４号の発明 "Electronic Phase Shifter With Enhanced Phase Shift Performance" に記載されているタイプの移相器であってもよい。前記出願の全文は、参照により本明細書に引用したものとする。
【００３８】
第１コンバイナー５３０は、ビーム形成ネットワーク５０５のＮ個の送信部分に信号を送る。第２コンバイナー５３５は、ビーム形成ネットワーク５０５のＮ個の受信部分から信号を受け取る。コンバイナーは、Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ電力コンバイナーのような一般的なコンバイナーであってもよい。
【００３９】
さらに、アンテナ素子５１０は、ビームを形成する別のアンテナ・タイプのアンテナアレーで使用できる一般的なアンテナ素子であってもよい。例えば、このような別のアンテナ・タイプには、２００１年１月３１日出願の、Ｃｈｉａｇらによる米国特許出願第０９／７７３，２７７号の発明 "Stacked Dipole Antenna for Use in Wireless Communications Systems"、および２００１年１月３１日出願の、Ｇｏｔｈａｒｄらによる米国特許出願第０９／７７３，３７７号の発明 "Printed Circuit Low Profile Vertical Dipole"に記載されているアンテナがある。前記の両出願の全文は、参照により本明細書に引用したものとする。
【００４０】
さらに、周波数選択部５１５は、プリントおよび／または非プリント・タイプを含む、いくつかのタイプであってもよい。ただし、周波数選択部５１５は、十分な周波数帯域分離を実現して、ＴｘおよびＲｘ信号が相互に漏洩しないようにすることにより、信号雑音を抑える。
【００４１】
図６は、プリントされた周波数選択部の例を示す。図６を参照すると、周波数選択部３１５は、２つの９０度ハイブリッド６０５、２つのロー・パス・フィルタ（ＬＰＦ）６１０、および１つの１８０度固定移相器６１５を含む。アンテナ素子１５０で受信された信号は、第１の９０度ハイブリッド６０５に導かれ、低雑音増幅器（ＬＮＡ）３２０ａに出力される。増幅後の受信信号は、受信機（図示なし）に供給され、さらに処理される。
【００４２】
送信機（図示なし）は、信号を電力増幅器（ＰＡ）３２０ｂに供給する。増幅後の送信信号は、周波数選択部３１５で処理され、アンテナ素子５１０（図示なし）に供給される。好ましくは、アンテナから送信される信号は、周波数選択部３１５により、低雑音増幅器３２０ａから分離される。
【００４３】
周波数選択部３１５は、低コストであるが、他に考えられる周波数選択部と同一レベルの性能は実現できない。例えば、周波数選択部３１５は、選択度Ｑが低いために、相互に８０ＭＨｚ以内の送信および受信信号間の高精度の分離を実現できない。しかし、周波数選択部はプリントできるため、低コストで小型にできる。
【００４４】
別の周波数選択部の例は、Agilent（登録商標） Technologiesから市販されている、薄膜バルク音響振動子（ＦＢＡＲ）と呼ばれるコンポーネントであり、小型パッケージで高いＱのフィルタを実現する。ＨＰＭＤ−７９０３は、このような複式ＦＢＡＲの例であり、比較的小型である。ＨＰＭＤ−７９０３は、優れた性能特性を有するが、図６のプリント式周波数選択部に比べてコストが高い。
【００４５】
周波数選択部３１５のさらに別の実施形態は、セラミック送受切換器である。セラミック送受切換器は、（１）高性能の、高いＱフィルタ特性を有し、（２）比較的低コストであるが、（３）比較的サイズが大きい。周波数選択部を選択する場合に考慮すべき他の性能特性には、挿入損失、雑音阻止、処理電力、送信および受信帯域幅、チャネル間の分離、帯域内リップル、インピーダンス、ならびに温度特性が挙げられる。
【００４６】
図７は、周波数選択部３１５の代表的周波数応答グラフ７００である。周波数応答グラフ７００は、受信通過帯域７０５ａおよび送信通過帯域７０５ｂのそれぞれの通過帯域領域を示す。送信および受信特性は、ＣＤＭＡシステムの加入者ユニットにおけるものであり、送信帯域は１８５０〜１９１０ＭＨｚに指定され、受信帯域は１９３０〜１９９０ＭＨｚに指定されている。
【００４７】
図８は、デュアルの独立ビーム・アレー・システム５００（図５）で使用される工程８００の実施形態のフローチャートである。工程８００はステップ８０５で開始される。ステップ８１０では、工程８００は、アンテナアレー受信ビームの方向を調整するための制御信号が受信されたかどうかを確認する。調整する場合、次にステップ８１５で、工程８００は、アンテナアレーに接続された受信重み付け構成部４１５（図５）の状態を制御する。調整しない場合、工程８００はステップ８２０に進む。
【００４８】
ステップ８２０では、工程８００は、送信ビームの方向を調整するための制御信号が受信されたかどうかを確認する。調整する場合、工程８００はステップ８２５に進行し、同一アンテナアレーに接続された送信重み付け構成部４２０（図５）の状態を制御する。システムが停止されない限りまたは停止されるまで、工程８００はステップ８１０を続行する。
【００４９】
工程８００の別の実施形態では、別のステップまたは別の判断ポイントを備えることにより、アンテナアレー３１５（図３）を、（１）増幅器５２０、５２５（図５）を制御するような前述の方法、または、（２）先に述べていないが、指向性ビーム制御の分野では公知の方法、により制御できる。
【００５０】
工程８００は、パソコン３０５（図３）のコントローラのような、コントローラ４４５（図４）またはマスター・コントローラにより実行できる。
【００５１】
本発明を好ましい実施形態により図示し、詳細に説明してきたが、当業者には、添付の特許請求の範囲に含まれる本発明の範囲から逸脱することなく、形態または細部に各種の変更を加えるのが可能であることは理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】無線通信システムが配備された環境の図である。
【図２】位相調整アレーアンテナ・システムのブロック図である。
【図３】本発明の原理を利用するシステムが作動している環境の図である。
【図４】図３のシステムで使用されるデュアルの独立ビーム・アレーのブロック図である。
【図５】図４のデュアルの独立ビーム・アレーの実施形態の詳細図である。
【図６】図５のデュアルの独立ビーム・アレーで用いられる周波数選択部の実施形態の詳細図である。
【図７】図６に示す一般的周波数選択部の周波数応答グラフである。
【図８】図３のシステムで使用される工程の実施形態のフローチャートである。
【符号の説明】
【００５３】
２１０  アンテナ素子
３１５  アンテナアレー
３２０，３２５  ビーム
４１０  周波数選択部
４１５，４２０  重み付け構成部
４３０，４４０  信号
【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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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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