(57)【要約】      （修正有）【課題】無線多入力多出力（ＭＩＭＯ）空間多重システムにおけるマルチパスフェージング対応方法に関する。【解決手段】受信機側において、少なくとも１つのアンテナ切換及び／又は結合手段（１２１ａ’＋ｂ’）を制御し、無線信号伝搬パスのチャンネルインパルス応答の推定値に基づき、異なる固定ビームアンテナ（１２１ａ＋ｂ）の特定の組合せを各受信機常駐アンテナアレイから選択することにより実現される。アンテナビーム選択制御手段（１２９）は、マルチ無線信号伝搬パスを介して受信されるＲＦ信号の平均信号対干渉プラス雑音比を最大化及び／又はＲＦ信号の異なるペア及び相関係数を最小化するように、特定のアンテナビーム組合せを選択する。【選択図】図２
2007300606.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変調ＲＦ信号（ｓ（ｔ））を無線受信する空間ダイバーシティ受信機において、
別個のアンテナ指向性パターンを有する少なくとも２つの固定ビームアンテナ（１２１ａ＋ｂ）を有する少なくとも２つのアンテナアレイを備え、
上記固定ビームアンテナ（１２１ａ＋ｂ）の組合せは、変調ＲＦ信号（ｓ（ｔ））を無線受信するために選択可能であることを特徴とする空間ダイバーシティ受信機。
【請求項２】
上記各アンテナアレイから上記固定ビームアンテナ（１２１ａ＋ｂ）の特定の組合せを選択するために、少なくとも１つのアンテナ切換及び／又は結合手段（１２１ａ’＋ｂ’）を制御するアンテナビーム選択制御手段（１２９）を備える請求項１記載の空間ダイバーシティ受信機。
【請求項３】
上記固定ビームアンテナ（１２１ａ＋ｂ）の特定の組合せの選択は、無線送信機（１１０）と当該空間ダイバーシティ受信機（１２０）との間の異なる無線信号伝搬パス（Ｐｌ）のチャンネルインパルス応答（ｈｌ（τｌ，ｔ））の推定値に基づくことを特徴とする請求項２記載の空間ダイバーシティ受信機。
【請求項４】
上記各アンテナアレイは、該アンテナアレイに割り当てられた受信機ブランチの中に配置され、該受信機ブランチのダウンコンバータ段（１２２ａ又は１２２ｂ）に直接接続された上記固定ビームアンテナ（１２１ａ又は１２１ｂ）の特定の組合せを選択するためのアンテナ切換及び／又は結合手段（１２１ａ’又は１２１ｂ’）に接続されていることを特徴とする請求項２又は３記載の空間ダイバーシティ受信機。
【請求項５】
上記アンテナビーム選択制御手段（１２９）は、上記無線信号伝搬パス（Ｐｌ）を介して受信されるＲＦ信号（ｒｌ（τｌ，ｔ，ψｌ））の平均信号対干渉プラス雑音比（γｌ）を最大化及び／又は上記ＲＦ信号の異なるペア（ｒｌ１（τｌ１，ｔ，ψｌ１），（ｒｌ２（τｌ２，ｔ，ψｌ２））の相関係数（ρｒｌ１ｒｌ２（ｔ））を最小化するように、上記固定ビームアンテナの特定の組合せを選択することを特徴とする請求項３又は４記載の空間ダイバーシティ受信機。
【請求項６】
上記アンテナアレイの各固定ビームアンテナ（１２１ａ＋ｂ）は、方位角面及び／又は仰角面におけるビーム中心及び／又はビーム幅が異なる別個のアンテナ指向性パターンを有し、全ての該アンテナ指向性パターンの重ね合わせにより、ＲＦ信号（ｓ（ｔ））を受信する可能性の高い全ての可能な方位到来角（ψ）及び／又は仰到来角（ν）がカバーされることを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項記載の空間ダイバーシティ受信機。
【請求項７】
無線送信機（１１０）と当該空間ダイバーシティ受信機（１２０）との間の少なくとも１つの無線信号伝搬パス（Ｐｌ）のチャンネル振幅応答（｜Ｈｌ（ｆ，ｔ）｜）において検出されたマルチパスフェージングを補償するためのチャンネル推定及び／又は等化回路（１２４、１２８）を備える請求項１乃至６いずれか１項記載の空間ダイバーシティ受信機。
【請求項８】
ＭＩＭＯシステムにおいて上記変調ＲＦ信号を受信することを特徴とする請求項１乃至７いずれか１項記載の空間ダイバーシティ受信機。
【請求項９】
変調ＲＦ信号（ｓ（ｔ））を無線送信する空間ダイバーシティ送信機（１１０）において、
別個のアンテナ指向性パターンを有する少なくとも２つの固定ビームアンテナ（１０７ａ＋ｂ）を有する少なくとも２つのアンテナアレイを備え、
上記固定ビームアンテナ（１０７ａ＋ｂ）の組合せは、変調ＲＦ信号（ｓ（ｔ））を無線送信するために選択可能であることを特徴とする空間ダイバーシティ送信機。
【請求項１０】
上記各アンテナアレイから上記固定ビームアンテナ（１０７ａ＋ｂ）の特定の組合せを選択するために、少なくとも１つのアンテナ切換及び／又は結合手段を制御するアンテナビーム選択制御手段を備える請求項９記載の空間ダイバーシティ送信機。
【請求項１１】
上記固定ビームアンテナ（１０７ａ＋ｂ）の特定の組合せの選択は、当該空間ダイバーシティ送信機（１１０）と無線受信機（１２０）との間の異なる無線信号伝搬パス（Ｐｌ）のチャンネルインパルス応答（ｈｌ（τｌ，ｔ））の推定値に基づくことを特徴とする請求項１０記載の空間ダイバーシティ送信機。
【請求項１２】
上記各アンテナアレイは、該アンテナアレイに割り当てられた受信機ブランチの中に配置され、該受信機ブランチのアップコンバータ段（１０６ａ又は１０６ｂ）に直接接続された上記固定ビームアンテナ（１０７ａ又は１０７ｂ）の特定の組合せを選択するためのアンテナ切換及び／又は結合手段に接続されていることを特徴とする請求項１０又は１１記載の空間ダイバーシティ送信機。
【請求項１３】
上記アンテナビーム選択制御手段は、上記無線信号伝搬パス（Ｐｌ）を介して伝送されるＲＦ信号（ｒｌ（τｌ，ｔ，ψｌ））の平均信号対干渉プラス雑音比（γｌ）を最大化及び／又は上記ＲＦ信号の異なるペア（ｒｌ１（τｌ１，ｔ，ψｌ１），（ｒｌ２（τｌ２，ｔ，ψｌ２））の相関係数（ρｒｌ１ｒｌ２（ｔ））を最小化するように、上記固定ビームアンテナの特定の組合せを選択することを特徴とする請求項１１又は１２記載の空間ダイバーシティ送信機。
【請求項１４】
上記アンテナアレイの各固定ビームアンテナ（１０７ａ＋ｂ）は、方位角面及び／又は仰角面におけるビーム中心及び／又はビーム幅が異なる別個のアンテナ指向性パターンを有し、全ての該アンテナ指向性パターンの重ね合わせにより、ＲＦ信号（ｓ（ｔ））を送信することが要求される全ての可能な方位発射角（ψｄ）及び／又は仰発射角（νｄ）がカバーされることを特徴とする請求項９乃至１３いずれか１項記載の空間ダイバーシティ送信機。
【請求項１５】
当該空間ダイバーシティ送信機（１１０）と無線受信機（１２０）との間の少なくとも１つの信号伝搬パス（Ｐｌ）のチャンネル推定情報がフィードバックチャンネルを介して該無線受信機から受信され、その結果、最適性能を得るのに最適の固定ビームアンテナの組合せを選択することができることを特徴とする請求項９乃至１４いずれか１項記載の空間ダイバーシティ送信機。
【請求項１６】
上記変調ＲＦ信号をＭＩＭＯシステムに送信することを特徴とする請求項９乃至１５いずれか１項記載の空間ダイバーシティ送信機。
【請求項１７】
変調ＲＦ信号（ｓ（ｔ））を空間ダイバーシティ受信機（１２０）に無線送信するための少なくとも２つのアンテナ（１０７ａ＋ｂ）を備える空間ダイバーシティ送信機（１１０）と、別個のアンテナ指向性パターンを有するある数（ＮＡ）の固定ビームアンテナ（１２１ａ＋ｂ）を有する少なくとも２つのアンテナアレイを備える空間ダイバーシティ受信機（１２０）との間のマルチ無線信号伝搬パス（Ｐｌ）を介して変調ＲＦ信号（ｓ（ｔ））を無線送信及び受信する方法において、
上記各無線信号伝搬パス（Ｐｌ）についてチャンネルインパルス応答（ｈｌ（τｌ，ｔ））の標本値を推定するステップ（Ｓ２）と、
上記無線信号伝搬パス（Ｐｌ）についてのチャンネルインパルス応答（ｈｌ（τｌ，ｔ））の推定値に基づき、上記各アンテナアレイから上記固定ビームアンテナ（１２１ａ＋ｂ）の特定の組合せを選択するステップ（Ｓ５、Ｓ６）と、
上記固定ビームアンテナ（１２１ａ＋ｂ）の選択された組合せにより、上記変調ＲＦ信号（ｓ（ｔ））を受信するステップ（Ｓ６）とを有する方法。
【請求項１８】
上記各無線信号伝搬パス（Ｐｌ）を介して受信されるＲＦ信号（ｒｌ（τｌ，ｔ，ψｌ））の平均信号対干渉プラス雑音比（γｌ）を最大化及び／又は異なる信号伝搬パス（Ｐｌ１及びＰｌ２）を介して受信されるＲＦ信号（ｒｌ１（τｌ１，ｔ，ψｌ１），（ｒｌ２（τｌ２，ｔ，ψｌ２））の間の相関関係を示す相関係数（ρｒｌ１ｒｌ２（ｔ））を最小化するステップを有する請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
上記空間ダイバーシティ受信機は、ＭＩＭＯシステムにおいて上記変調ＲＦ信号を受信し、上記空間ダイバーシティ送信機は、該ＭＩＭＯシステムにおいて上記変調ＲＦ信号を送信することを特徴とする請求項１７又は１８記載の方法。
【請求項２０】
空間ダイバーシティ送信機（１１０）及び／又は空間ダイバーシティ受信機（１２０）のアンテナビーム選択制御手段に、請求項１７又は１８記載の方法を実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には無線通信システムの分野に関する。詳くは、無線通信システムにおける空間ダイバーシティ送信機と空間ダイバーシティ受信機、並びに変調ＲＦ信号を無線送信及び受信する対応方法に関する。本発明は、多入力多出力（ＭＩＭＯ）空間多重システムにおける適応において特に効果的であるが、それだけに限定されるものではなく、ＭＩＭＯチャンネルコンポーネントの間の相関関係を弱め、及び／又は信号対干渉プラス雑音比を高めるような形でマルチパスフェージングチャンネルのマルチ無線信号伝搬パスを介して上記ＲＦ信号を受信及び送信することを可能にする。その結果として、上記無線ＭＩＭＯ空間多重システムのビット誤り率（ＢＥＲ）又はパケット誤り率（ＰＥＲ）性能が向上する。
【０００２】
空間ダイバーシティ技術は、マルチパスフェージングに対処し、無線通信システムにおける同一チャンネル干渉を大幅に減らすための効果的な手段を提供することが明らかになっている。最近では、無線送信機側のＮ≧２の送信（Ｔｘ）アンテナから構成された第１アンテナアレイと無線受信機側のＭ≧２の受信（Ｒｘ）アンテナから構成された第２アンテナアレイとを備えた多入力多出力（ＭＩＭＯ）空間多重システムが次第に普及しつつあり、それは、適用される送信アンテナが独立したデータストリームを送信することができるので、信号帯域幅Ｂを拡大する必要なしで、これらのシステムがデータ転送速度を高めるという事実によるものである。しかしながら、これらの独立したデータストリームは相互に干渉し、従って、異なる信号伝搬パスを介して受信されたＲＦ信号を分離するためには、複雑なチャンネル等化器が必要になる。さらに、最適な性能を得るためには、無線送信機側のアンテナアレイの送信アンテナと無線受信機アレイの受信機アレイとの間の異なる信号伝搬パスが相関関係にないことが重要である。コンパクトな空間ダイバーシティ受信機しか使用できず（アンテナエレメントが典型的にはＲＦ信号波長のほんの一部分の距離だけしか離れていない）携帯電話やポータブル端末の場合は、伝搬パスが相関状態になり、性能が低下することになる。
【０００３】
無線送信機側にＮ個の全方向性送信アンテナを、無線受信機側にＭ個の全方向性受信アンテナを備えた多素子アンテナアレイを使用することにより空間アンテナダイバーシティが適用される先行技術による従来のＭＩＭＯ空間多重システムにおいては、等価の非ＭＩＭＯ無線通信システムにおけるデータ伝送速度のＮ倍の最大データ伝送速度Ｒを実現することができる。
【０００４】
ＭＩＭＯ空間多重システムのシステム挙動は、以下の行列ベクトル式により記述することができる。
【０００５】
【数１】
2007300606.tif 000003
【０００６】
ここで、Ｒ（ｆ，ｔ０）：＝［Ｒ１（ｆ，ｔ０），．．．，Ｒｍ（ｆ，ｔ０），．．．，ＲM（ｆ，ｔ０）］Ｔ∈ＣＭは、ｔ＝ｔ０における空間ダイバーシティ受信機のＭ復調器段階の入力ポートで得られるＲＦ信号｛Ｒｍ（ｆ，ｔ０）｝ｍ∈｛１，．．．，Ｍ｝を表すＭ次元ベクトルであり、Ｓ（ｆ）：＝［Ｓ１（ｆ），．．．，Ｓｎ（ｆ），．．．，ＳＮ（ｆ）］Ｔ∈ＣＮは、（Ｓ（ｆ）は、伝送する情報搬送変調ＲＦ信号ｓ（ｔ）の対応信号スペクトルを表し、Ｓｎ（ｆ）≡Ｓ（ｆ）∀ｎ∈｛１，２，３，．．．，Ｎ｝、という仮定の下で）空間ダイバーシティ送信機のアンテナアレイのＮ個のアンテナ素子により伝送する特定のＲＦ信号｛Ｓｎ（ｔ）｝ｎ∈｛１，，．．．，Ｎ｝の信号スペクトル｛Ｓｎ（ｆ）｝ｎ∈｛１，，．．．，Ｎ｝を表すＮ次元ベクトルであり、Ｎ（ｆ）：＝［Ｎ１（ｆ），．．．，Ｎｍ（ｆ），．．．，ＮM（ｆ）］Ｔ∈ＣＭは、ｔ＝ｔ０における付加白色ガウス雑音を表すＭ次元ベクトルである。この式においては、観察時間ｔ＝ｔ０におけるマルチパス伝搬チャンネル転送関数は以下の行列の形で示される。
【０００７】
【数２】
2007300606.tif 000004
【０００８】
ここで、｛Ｈｍｎ（ｆ，ｔ０）｝ｍ∈｛１，．．．，Ｍ｝，ｎ∈｛１，，．．．，Ｎ｝は、ｔ＝ｔ０における上記の無線ＭＩＭＯ空間多重システムにおける上記空間ダイバーシティ送信機の数がＮの送信アンテナ素子と上記空間ダイバーシティ受信機の数がＭの受信アンテナ素子との間の数がＬの最強の信号伝搬パスについての数がＬ＝Ｍ×Ｎの複素数値関数を表す。｜Ｈｍｎ（ｆ，ｔ０）｜と∠Ｈｍｎ（ｆ，ｔ０）はそれぞれｔ＝ｔ０におけるチャンネル転送関数Ｈｍｎ（ｆ，ｔ０）の対応周波数応答と位相応答を表し、ｊ：＝√−１は虚数単位である。
【背景技術】
【０００９】
適応アンテナの使用によりＭＩＭＯ無線通信システムのＢＥＲ性能を高めるためには、先行技術から様々なシステムと方法が公知である。非特許文献１乃至４には、多数の全方向性素子から構成されたアンテナアレイをＭＩＭＯ空間ダイバーシティ受信機において使用するＭＩＭＯ無線通信システムが記載されている。この適応アンテナはＲＦ適応アレイアンテナ（ＲＦ−ＡＡＡ）と呼ばれる。ＭＩＭＯ空間ダイバーシティ受信機の各空間ダイバーシティ受信機コンポーネントが異なるＲＦ−ＡＡＡ素子を使用するように、ＲＦ−ＡＡＡの素子は位相シフトされ、重み付けされ、ＭＩＭＯ空間ダイバーシティ受信機により使用される搬送周波数において後に結合される。異なる素子に対して異なる位相シフトを使用することにより、ＲＦ−ＡＡＡのアンテナ指向性パターンを異なる方向に集中させることができる。方位角において３６０°／２４＝２２．５°角分解能を提供する４ビット位相器がこれらの文献には記載されている。かかるアプローチを利用することにより、個々の空間ダイバーシティ受信機コンポーネントにおいて得られる信号対干渉プラス雑音比を最大にするために、各空間ダイバーシティ受信機コンポーネントのＲＦ−ＡＡＡの場合に生じるビームの指向性を制御することができる。このようにして、アンテナ指向性パターンの主ローブは望ましい信号の方向に向けられ、ヌルローブは干渉信号の方向に向けられる。このビーム指向アルゴリズムのさらに詳細な説明については、上記引用論文を参照されたい。これらのアプローチは、帯域内干渉体の存在時には大きな性能向上をもたらし、干渉体が存在しない場合は容量改善をもたらすことが明らかになっている。しかしながら、干渉の角拡散が大きく、ＭＩＭＯ無線チャンネルが相関関係を有する場合は、性能向上は低下することになる。この性能向上の低下の主因は、希望のローブとヌルローブについての中心角だけしか変えることができないという事実にある。ビーム幅を変えることはできない。さらに、空間ダイバーシティ受信機チャンネルが相関関係を有する場合に分離ＲＦ−ＡＡＡを制御するための基準も存在しない。
【００１０】
非特許文献５において、J.ShianとM.  A.  Ingramは、ＭＩＭＯ無線通信システムの受信機側の複数の受信アンテナの間の空間距離が伝送容量を最大化するように変えられるＭＩＭＯ無線通信システムを記載している。
【００１１】
非特許文献６において、F.  ThudorとA.  Louzirは、ＢＥＲ性能の向上のために適用される無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）アプリケーション用９０°固定ビームアンテナのセットを記載している。性能を向上させるために、これらの固定ビームアンテナの１つが選択される。
【非特許文献１】"Incorporation  of  RF-Adaptive  Array  Antenna  into  MIMO  Receivers"  (2003  IEEE  Conference  on  Tropical  Wireless  Communication  Technology  (TWCT),  Hawaii  2003)
【非特許文献２】"Array  and  Diversity  Gains  of  an  Rx-AAA  used  on  MIMO  Receiver"  (WPMC  03,  Yokosuka,  Japan,  2003)
【非特許文献３】"An  RF  adaptive  Array  Antenna  Incorporated  in  a  MIMO  Receiver  under  Interference"  (IEEE  Vehicular  Technology  Conference  2004,  pp.40-43)
【非特許文献４】"MIMO  Receiver  using  an  RF  adaptive  Array  Antenna  with  a  Novel  Control  Method"  (IEEE  Conference  on  Communications,  June  20-24,  2004,  pp.2568-2572)  by  Y.  Nakaya  et  al.
【非特許文献５】"Enhancing  Measured  MIMO  Capacipy  by  Adapting  the  Location  of  the  Antenna  Elements"  (IEEE  Conference  September  2002)  by  J.  Shian  and  M.  A.  Ingram
【非特許文献６】"Low-Cost,  Multi-Beam  Steering  Antenna  for  WLAN  Applications"  (International  Symposium  on  Antennas,  2002,  Nice,  France)  by  F.  Thudor  and  A.  Louzir
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記の先行技術に鑑みて、本発明は、ＢＥＲ又はＰＥＲ性能が向上した無線多入力多出力（ＭＩＭＯ）空間多重システム用の空間ダイバーシティ送信機及び空間ダイバーシティ受信機を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この目的は、独立請求項に定義されたような本発明により達成される。発明の効果的特徴は従属請求項に定義されている。
【００１４】
本発明は、一実施形態において、変調ＲＦ信号ｓ（ｔ）を無線受信する空間ダイバーシティ受信機を提供する。空間ダイバーシティ受信機は、少なくとも２つのアンテナアレイを備え、アンテナアレイの各々は、別個のアンテナ指向性パターンを有する少なくとも２つの固定ビームアンテナを有しており、このことは、アンテナ指向性パターンについて、その方位角及び／又は仰角特性が相互に異なることを意味する。これらの固定ビームアンテナは、変調ＲＦ信号ｓ（ｔ）を無線受信するために選択可能である。本発明に係る空間ダイバーシティ受信機は、各アンテナアレイからの固定ビームアンテナの特定の組合せを選択するために少なくとも１つのアンテナ切換及び／又は結合手段を制御するアンテナビーム選択制御手段を備えていてもよい。固定ビームアンテナの特定の組合せの選択は、無線送信機と上記空間ダイバーシティ受信機との間の異なる無線信号伝搬パスＰｌのチャンネルインパルス応答の推定値に基づいていてもよい。
【００１５】
本発明の他の実施形態において、各アンテナアレイは、アンテナアレイに割り当てられた受信機ブランチの中に配置され、受信機ブランチのダウンコンバータ段に直接接続された固定ビームアンテナの特定の組合せを選択するためのアンテナ切換及び／又は結合手段に接続されている。
【００１６】
アンテナビーム選択制御手段は、例えば、無線信号伝搬パスＰｌを介して受信されるＲＦ信号の平均信号対干渉プラス雑音比（γｌ）（ＳＩＮＲ）を最大化及び／又はＲＦ信号の異なるペアの相関係数を最小化するように、固定ビームアンテナの特定の組合せを選択してもよい。
【００１７】
本発明の一実施形態において、アンテナアレイの各固定ビームアンテナは、方位角面及び／又は仰角面におけるビーム中心及び／又はビーム幅が異なる別個のアンテナ指向性パターンを有し、すべてのこれらのアンテナ指向性パターンの重ね合わせにより、ＲＦ信号（ｓ（ｔ））を受信する可能性の高い全ての可能な方位到来角（ψ）及び／又は仰到来角（ν）をカバーすることもできる。
【００１８】
例えば、空間ダイバーシティ受信機の各アンテナアレイは、以下の数式（２）の方位角方向に向けられた主ローブを方位角面に有する異なるアンテナ指向性パターンを有するＮＡ＝４つの固定ビームアンテナを含むこともできる。
【００１９】
【数３】
2007300606.tif 000005
【００２０】
なお、受信機常駐アンテナアレイの固定ビームアンテナの数が４つに限定されるわけではなく、数ＮＡは、２以上の任意の整数を意味する。
【００２１】
さらに、空間ダイバーシティ受信機は、無線送信機と空間ダイバーシティ受信機との間の少なくとも１つの無線信号伝搬パスＰｌのチャンネル振幅応答（において検出されたマルチパスフェージングを補償するチャンネル推定及び／又は等化回路を備えていてもよい。
【００２２】
本発明の他の実施形態において、受信機は、ＭＩＭＯ（多入力多出力）システムにおいて変調ＲＦ信号を受信し、又は、ＭＩＭＯシステムの一部であってもよい。
【００２３】
本発明は、さらに一実施形態において、変調ＲＦ信号ｓ（ｔ）を無線送信するための空間ダイバーシティ送信機を提供する。空間ダイバーシティ送信機は、少なくとも２つのアンテナアレイを備え、アンテナアレイの各々は、別個のアンテナ指向性パターンを有する少なくとも２つの固定ビームアンテナを有しており、このことは、アンテナ指向性パターンについて、その方位角及び／又は仰角特性が相互に異なることを意味する。これらの固定ビームアンテナは、変調ＲＦ信号ｓ（ｔ）を無線送信するために選択可能である。本発明に係る空間ダイバーシティ送信機は、各アンテナアレイからの固定ビームアンテナの特定の組合せを選択するために少なくとも１つのアンテナ切換及び／又は結合手段を制御するアンテナビーム選択制御手段を備えていてもよい。固定ビームアンテナの特定の組合せの選択は、空間ダイバーシティ送信機と無線受信機との間の異なる無線信号伝搬パスＰｌのチャンネルインパルス応答の推定値に基づいていてもよい。
【００２４】
本発明の他の実施形態において、各アンテナアレイは、アンテナアレイに割り当てられた送信機ブランチの中に配置され、送信機ブランチのアップコンバータ段に直接接続された固定ビームアンテナの特定の組合せを選択するためのアンテナ切換及び／又は結合手段に接続されている。
【００２５】
アンテナビーム選択制御手段は、例えば、無線信号伝搬パスＰｌを介して伝送されるＲＦ信号の平均信号対干渉プラス雑音比（γｌ）（ＳＩＮＲ）を最大化及び／又はＲＦ信号の異なるペアの相関係数を最小化するように、固定ビームアンテナの特定の組合せを選択してもよい。
【００２６】
この場合も、アンテナアレイの各固定ビームアンテナは、方位角面及び／又は仰角面におけるビーム中心及び／又はビーム幅が異なる別個のアンテナ指向性パターンを有し、すべてのこれらのアンテナ指向性パターンの重ね合わせにより、ＲＦ信号（ｓ（ｔ））を受信する可能性の高い全ての可能な方位到来角（ψ）及び／又は仰到来角（ν）をカバーすることもできる。例えば、空間ダイバーシティ受信機の各アンテナアレイは、空間ダイバーシティ受信機との関連で検討したような方位角方向ψｋｍｌ１，ψｋｍｌ２，．．．，ψｋｍｌＮＡに向けられた主ローブを方位角面に有する異なるアンテナ指向性パターンを有するＮＡ＝４つの固定ビームアンテナを含むこともできる。なお、受信機常駐アンテナアレイの固定ビームアンテナの数が４つに限定されるわけではなく、数ＮＡは２以上の任意の整数を意味する。
【００２７】
さらに、空間ダイバーシティ送信機は、フィードバックチャンネルを介して受信機からチャンネル推定情報を受信することもでき、その結果、最適な性能を得るのに最適の固定ビームアンテナの組合せを選択することができる。
【００２８】
本発明の他の実施形態において、送信機は、ＭＩＭＯ（多入力多出力）システムにおいて変調ＲＦ信号を送信し、又は、ＭＩＭＯシステムの一部であってもよい。ＭＩＭＯシステムは、本発明に係る受信機と本発明に係る送信機とを含んでいてもよい。
【００２９】
本発明に係る送信機及び受信機は、変調ＲＦ信号の送信と受信をそれぞれ行うあらゆる種類の電子機器の形で実現することができる。これにより、本発明に係る送信機と受信機は、同じ電子機器において実現することができる。このような電子機器としては、大小の携帯装置及び携帯端末、例えば、携帯電話、携帯情報端末等があるが、それらに限定されるわけではない。
【００３０】
本発明は、さらに、空間ダイバーシティ送信機と空間ダイバーシティ受信機との間のマルチ無線信号伝搬パスＰｌを介して変調ＲＦ信号（ｓ（ｔ））を無線送信及び受信する方法を提供おり、空間ダイバーシティ送信機は、変調ＲＦ信号（ｓ（ｔ））を空間ダイバーシティ受信機に無線送信する少なくとも２つのアンテナを有し、空間ダイバーシティ受信機は、少なくとも２つのアンテナアレイを有し、各アンテナアレイは、別個のアンテナ指向性パターンを有するＮＡ個の固定ビームアンテナを有する。このことは、アンテナ指向性パターンについて、その方位角及び／又は仰角特性が相互に異なることを意味している。本発明に係る方法は、各無線信号伝搬パスＰｌについてチャンネルインパルス応答を推定するステップと、無線信号伝搬パスＰｌについてのチャンネルインパルス応答の推定値に基づき各アンテナアレイから固定ビームアンテナの特定の組合せを選択するステップと、固定ビームアンテナの選択された組合せにより変調ＲＦ信号（ｓ（ｔ））を受信するステップとを有する。
【００３１】
本発明に係る方法は、また、各信号伝搬パスＰｌを介して受信されるＲＦ信号の平均信号対干渉プラス雑音比γｌ（ＳＩＮＲ）を最大化及び／又は異なる信号伝搬パスを介して受信されるＲＦ信号の間の相関関係を示す相関係数を最小化するステップを有していてもよい。
【００３２】
本発明に係る方法の他の実施形態において、受信機は、ＭＩＭＯシステムにおいて変調ＲＦ信号を受信し、送信機は、ＭＩＭＯシステムにおいて変調ＲＦ信号を送信する。
【００３３】
また、本発明は、空間ダイバーシティ送信機及び／又は空間ダイバーシティ受信機のアンテナビーム選択制御手段に、本発明に係る方法を実行させるためのソフトウェアプログラムを提供する。
【発明を実施するための最良な形態】
【００３４】
以下、本発明を特別な実施の形態について図面との関連においてさらに詳細に説明する。本発明の基本原理は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）のようなマルチキャリア変調を使用するＭＩＭＯ無線通信システムに基づき説明する。もちろん、記載された原理は、その他のあらゆる非ＯＦＤＭベース無線ＭＩＭＯ空間多重システムにも適用することができる。
【００３５】
図１は、無線送信機側１１０にＮ＝２つの送信アンテナ１０７ａ及び１０７ｂを、無線受信機側１２０にＭ＝２つの受信アンテナ１２１ａ及び１２１ｂを備えたＯＦＤＭベース無線ＭＩＭＯ空間多重システムのブロックダイアグラムであり、送信アンテナ１０７ａ＋１０７ｂと受信アンテナ１２１ａ＋１２１ｂは、例えば、固定ビームアンテナとして実現することもできる。従って、達成可能データ伝送速度Ｒは非ＭＩＭＯ無線通信システムの場合の２倍である。なお、送信アンテナの上記数と受信アンテナの上記数が各側２つに限定されるものではなく、数Ｎ及びＭを２以上の任意の整数とすることができる。送信するベースバンド入力信号の受信デジタルデータストリームは、まず、チャンネルエンコーダ１０１に送られ、空間スプリッタ１０２により分割され、次に、２つの別個の送信機ブランチの入力ポートに供給される。２つの送信機ブランチは、ベースバンド入力信号の対応ＲＦ信号を生成し、２つの空間的に分離された固定ビームアンテナ１０７ａ＋ｂを介して生成されたＲＦ信号を送信するために用いられる。そして、入力データは、インタリーバ及びビット／シンボルマッパ１０３ａ（又は１０３ｂ）に供給され、ＯＦＤＭ変調のためにマルチレベルの信号に変換される。この目的のために、シリアルデータストリームは、直並列変換器（図示せず）によりパラレルデータストリームに変換される。データシンボルは、デジタル信号プロセッサ１０４ａ（又は１０４ｂ）により実施される逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を用いて、ＯＦＤＭベースＭＩＭＯシステムの利用可能な副搬送波にマッピングされ、並直列変換器（図示せず）によりシリアルデータストリームに再変換される。ＯＦＤＭ変調の後に、ガードインターバルがガードインターバル挿入ユニット（図示せず）を使用して挿入される。得られた信号は、次に、デジタル／アナログ変換器１０５ａ（又は１０５ｂ）に供給され、帯域外アンテナ指向性を低減させるためにバンドパスフィルタに供給される。これにより、例えば二乗余弦窓関数を使用することができる。アナログベースバンド信号は、次に、ＲＦアップコンバータ１０６ａ（又は１０６ｂ）を使用してＲＦ帯域にアップコンバートされ、ＲＦアップコンバータ１０６ａ（又は１０６ｂ）の統合電力増幅器（ＰＡ）により増幅され、移動無線チャンネルを介して伝送される。
【００３６】
無線受信機側１２０においては、相補的な手順が２つの別個の受信機ブランチにおいて逆の順序で実施される。まず、受信アンテナ１２１ａ（又は１２１ｂ）が受信したＲＦ信号は、低雑音増幅器（ＬＮＡ）により増幅され、ＲＦダウンコンバータ１２２ａ（又は１２２ｂ）によりベースバンドにダウンコンバートされ、アナログ／デジタル変換器（図示せず）に供給される。ガードインターバルがガードインターバル除去ユニット（図示せず）により除去された後に、ＯＦＤＭ復調が行われる。得られたベースバンド信号は、これによりＯＦＤＭ復調のためにマルチレベルの信号に変換される。シリアルデータストリームは、直並列変換器（図示せず）によりパラレルデータストリームに変換された後に、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）が実施され［Ｒ１］１２３ａ（又は１２３ｂ）、得られたデータは、並直列変換器（図示せず）によりシリアルデータストリームに再変換される。チャンネル推定及び／又は等化回路（１２４及び１２８）は、無線送信機側１１０と無線受信機側１２０との間の伝搬パスＰｌのチャンネル振幅応答｜Ｈｌ（ｆ，ｔ）｜において検出されたマルチパスフェージングを補償するために使用される。チャンネル等化の後に、得られたデータストリームは、シンボル／ビットデマッパ及びデインタリーバ１２５ａ（又は１２５ｂ）に供給され、その後、２つの受信機ブランチの出力信号は、空間結合器１２６により結合される。次に、結合されたデータストリームは、チャンネルデコーダ１２７に送られて復号される。
【００３７】
ＯＦＤＭシステムの場合は、このような組合せが、単一値複素係数を含むチャンネル転送Ｈｋ（ｆ，ｔ０）関数行列（式１ｂを参照）をもたらすことが公知である。さらに、１送信シンボル持続期間中にはチャンネルが時間とともに変化することはないと一般性の喪失なしで仮定することにより、ｔｏ変数を除去することができる。さらに、ＯＦＤＭシステムの場合は、各搬送波が異なる周波数ｆを占有するので、変数ｆを搬送波指数ｋ（ｋ＝１，．．．，Ｋ、ここで、Ｋは副搬送波の総数）で代替することができる。小文字の太字の変数がベクトルを表し、大文字の太字の変数が行列を表すという標準的数学表記法を用いることにより、この無線ＭＩＭＯ  ＯＦＤＭ空間多重システムの具体例のシステム挙動は、以下のＫ行列−ベクトルのセットにより記述することができる。
【００３８】
【数４】
2007300606.tif 000006
【００３９】
ここで、ｒｋ：＝［ｒｌ，ｋ，．．．，ｒｍ，ｋ，．．．，ｒＭ，ｋ］は、受信ＲＦ信号を表すＭ×１のベクトルであり、ｓｋ：＝［ｓｌ，ｋ，．．．，ｓｎ，ｋ，．．．，ｓＮ，ｋ］は、送信ＲＦ信号を表すＮ×１のベクトルであり、ｎｋ：＝［ｎｌ，ｋ，．．．，ｎｍ，ｋ，．．．，ｎＭ，ｋ］は、付加白色ガウス雑音成分を表すＭ×１のベクトルである。この式においては、チャンネル転送Ｈｋは、各ｋ∈｛１，２，．．．，Ｋ｝について以下の行列の形で与えられる。
【００４０】
【数５】
2007300606.tif 000007
【００４１】
ここで、｛Ｈｍｎ，ｋ｝ｍ∈｛１，．．．，Ｍ｝，ｎ∈｛１，，．．．，Ｎ｝は、副搬送波ｋの場合の上記の無線ＭＩＭＯ空間多重システムにおける空間ダイバーシティ送信機のＮ個送信アンテナ素子と空間ダイバーシティ受信機のＭ個の受信アンテナ素子との間のＬ＝Ｍ×Ｎ個の複素数値チャンネル転送関数を表す。｜Ｈｍｎ，ｋ｜及び∠Ｈｍｎ，ｋは、それぞれチャンネル転送関数Ｈｍｎ，ｋの対応周波数応答と位相応答を表し、ｊ：＝√−１は虚数単位である。
【００４２】
ベクトルｒｋの各行成分は、それぞれ図１に示すようなＯＦＤＭベース２×２ＭＩＭＯ空間多重システムの空間ダイバーシティ受信機１２０のベースバンド部に含まれる第１及び第２のＩＦＦＴ段階１２３ａ及び１２３ｂの出力ポートにおける受信ベースバンド信号を表し、ベースバンド部は、ＯＦＤＭ伝送システムのｋ番目の副搬送波により受信される。同様に、ベクトルｓｋの各行成分は、それぞれ図１に示すようなこのＯＦＤＭベース２×２ＭＩＭＯ空間多重システムの空間ダイバーシティ送信機１１０のベースバンド部に含まれる第１及び第２のＩＦＦＴ段階１０４ａ及び１０４ｂの入力ポートに送られるベースバンド伝送信号成分を表し、ベースバンド部は、このＯＦＤＭ伝送システムのｋ番目の副搬送波により伝送されるものとする。２つの送信（Ｔｘ）アンテナ（Ｎ＝２）と２つの受信（Ｒｘ）アンテナ（Ｍ＝２）を備える図１に示すようなＯＦＤＭベース２×２ＭＩＭＯ空間多重システムの場合は、副搬送波ｋにより受信されるベースバンド信号成分は、各ｋ∈｛１，．．．，Ｋ｝に当てはまる以下の形で記述することができる。
【００４３】
【数６】
2007300606.tif 000008
【００４４】
式３ｄから分かるように、受信ベースバンド信号ｒ１，ｋ及びｒ２，ｋは、それぞれ図１に示すような空間ダイバーシティ受信機１２０の上部又は下部ブランチにある。したがって、受信ベースバンド信号は、？伝送信号宛て送信信号ｓ１，ｋ及びｓ２，ｋと追加的な付加白色ガウス雑音（ＡＷＧＮ）ｎ１，ｋ及びｎ２，ｋ成分との一次結合である。したがって、送信信号は相互に干渉する。付加白色ガウス雑音の存在時に受信信号ｒ１，ｋ及びｒ２，ｋから送信信号ｓ１，ｋ及びｓ２，ｋの推定値を形成するために、受信機側に等化器が必要となる。この等化器を実現するために、例えば、ゼロフォーシング（ＺＦ）、最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）、最尤検出（ＭＬＤ）、球検出（ＳＤ）又は干渉相殺（ＩＣ）技術のそれぞれ、又はそれらの任意の組合せに基づくアルゴリズムのような、様々な適応アルゴリズムを適用してもよい。
【００４５】
無線ＭＩＭＯ空間多重システムのＢＥＲ性能を最適化し、受信機側の適応等化器の効率を高めるためには、以下の２つの基準を満たすものとする。
【００４６】
１．チャンネル転送行列Ｈｋからの当該のチャンネル転送関数｛Ｈｍｎ，ｋ｝ｍ∈｛１，．．．，Ｍ｝，ｎ∈｛１，，．．．，Ｎ｝に対応するチャンネルインパルス応答｛ｈｍｎ，ｋ｝ｍ∈｛１，．．．，Ｍ｝，ｎ∈｛１，，．．．，Ｎ｝の相関関係は最小であるものとする。図１に示すようなＯＦＤＭベース２×２ＭＩＭＯ空間多重システムの場合、これは、チャンネルインパルス応答ｈ１，ｋ及びｈ２，ｋの異なるペアの間の相関関係は、最小の値を取るものとし、ｈ１，ｋは、副搬送波ｋの場合の無線ＭＩＭＯ空間多重システムにおける空間ダイバーシティ送信機１１０のＮ＝２つの送信アンテナ素子１０７ａ＋ｂと空間ダイバーシティ受信機１２０のＭ＝２つの受信アンテナ素子１２１ａ＋ｂとの間の異なるチャンネルインパルス応答のセット｛ｈｍｎ，ｋ｝ｍ∈｛１，．．．，Ｍ｝，ｎ∈｛１，，．．．，Ｎ｝からの代表であり、ｈ２，ｋ≠ｈ１，ｋは、副搬送波ｋの場合の上記チャンネル転送関数のセットからの他の代表であることを意味する。
【００４７】
２．受信ベースバンド信号スペクトルの信号対干渉プラス雑音比（ＳＩＮＲ）は可能な限り高いものとする。図１に示すＯＦＤＭベース２×２ＭＩＭＯ空間多重システムの場合、これは、２つの伝送信号スペクトルｓ１，ｋ及びｓ２，ｋの信号電力が１つに正規化されると仮定すると、図１に示すような空間ダイバーシティ受信機１２０の上部ブランチ（ｍ＝１）と下部ブランチ（ｍ＝２）における受信ベースバンド信号号ｒ１，ｋ及びｒ２，ｋのＫ個の副搬送波全体についての１つのＯＦＤＭシンボルに関する平均ＳＩＮＲはそれぞれ以下のように表現できることを意味する。
【００４８】
【数７】
2007300606.tif 000009
【００４９】
ここで、
【００５０】
【数８】
2007300606.tif 000010
【００５１】
であり、ここで、σｎ２≡Ｖａｒ｛ｎ（ｔ）｝＝Ｅ｛［ｎ（ｔ）−Ｅ｛ｎ（ｔ）｝］２｝＝Ｅ｛ｎ２（ｔ）｝−Ｅ２｛ｎ（ｔ）｝（単位：Ｗ）は、伝送ＲＦ信号ｓ１及びｓ２に重ね合わされる付加白色ガウス雑音ｎ（ｔ）の分散を表す。
【００５２】
【数９】
2007300606.tif 000011
【００５３】
数式５ｅは、Ｋ個の副搬送波全体の干渉信号ｓｌの平均電力である。なお、干渉信号ｓｌが、例えば、ＯＦＤＭベース２×２ＭＩＭＯ空間多重システム中の空間ダイバーシティ送信機１１０の上部又は下部送信機ブランチにより伝送されるＲＦ信号の信号スペクトルｓ１，ｋ及び／又はｓ２，ｋと同じ周波数におけるスペクトル成分を有する電磁信号を発生する別の空間ダイバーシティ送信機（図示せず）又はその他あらゆる装置（例えば、電子オーブン等）から発生することがある。また、その他のあらゆる大きさの平均信号対干渉プラス雑音比γ１及びγ２もあり得る。
【００５４】
この基準を両方とも満たすために、受信機側及び／又は送信機側で効果的に適用することができる新しいタイプの適応アンテナを提案する。本発明の基になっている中心的アイディアについては空間ダイバーシティ受信機１２０との関連で以下に説明するが、この新しいタイプの適応アンテナを使用するという構想は空間ダイバーシティ送信機１１０にも適用することができる。
【００５５】
図２は、図１に示す無線ＯＦＤＭベース２×２ＭＩＭＯ空間多重システムの空間ダイバーシティ受信機のより詳細な図であり、ＮＡ＝４つの固定ビームアンテナ１２１ａ又は１２１ｂから構成されたアンテナアレイが各受信機ブランチにおいて適用される。同様に、ＮＡ＝４つの固定ビームアンテナから構成されたアンテナアレイが空間ダイバーシティ送信機１１０の各送信機ブランチにおいても適用される。これらのＮＡ個の固定ビームアンテナは異なるアンテナ指向性パターンを有しており、これらのアンテナが全体で、ＲＦ信号の受信（又は送信）が相互間で行われる可能性が高い、それぞれ、位相角面又は仰角面における全ての可能性のある角度方向ψ［ラジアン］∈［０，２π［及びν［ラジアン］∈［０，２π［をカバーすると仮定するものとする。これらのＮＡ個の固定ビームアンテナにより送信されるＲＦ信号は、各受信機ブランチ及び／又は送信機ブランチについて２ＮＡの別個のアンテナ指向性パターンが得られるように２ＮＡの可能な方法で結合することができる。各受信機ブランチ（及び／又は各送信機ブランチ）について、得られるビーム中心及び得られるビーム幅を有するビームの固有の組合せを上記２ＮＡの組合せから選択し、それにより最適のＢＥＲ性能を得ることができる。
【００５６】
図２に示すように、４つの好ましい方位角方向ψｋｍｌ１に指向性を示す最大４つの主ローブを有する異なるアンテナビームを表す別個のアンテナ指向性パターンを生成するためのＮＡ個の固定ビームアンテナはそれぞれＲＦ結合／切換ネットワーク１２１ａ’又は１２１ｂ’を介して各受信機ブランチに接続されており、ＲＦ結合／切換ネットワーク１２１ａ’又は１２１ｂ’は、ビーム組合せアルゴリズムにより行われた決定に従って固定ビームアンテナ１２１ａ（又は１２１ｂ、それぞれ）を選択的に結合するために適用される。固定ビームアンテナ１２１ａ＋ｂの固有の組合せの選択は、チャンネル推定器１２８により提供される上記信号伝搬パスＰｌについてのチャンネルインパルス応答ｈｌ（τｌ，ｔ）の推定値に基づいている。これらの推定値は、各アンテナアレイについての固定ビームアンテナ１２１ａ＋ｂの固有の組合せを選択するために上記アンテナ切換及び／又は結合手段１２１ａ’又は１２１ｂ’の少なくとも１つを制御するアンテナビーム制御手段１２９に送られる。
【００５７】
これらの固定ビームアンテナの各々についてのアンテナ指向性パターンの具体例を図３、４、５及び６にそれぞれ示す。これらのアンテナ指向性パターンは、異なる方位角ψ（単位：ラジアン）についてのアンテナ利得ｇを示している。最外円は、基準等方性アンテナと比較した５ｄＢのアンテナ利得に相当する。最外円よりも半径の小さな同心円は、５ｄＢずつ減少するアンテナ利得に相当する。このアンテナ指向性パターンは、典型的には、２つの素子を有するパッチアンテナを使用した場合に実現することができる。図３〜６から、各アンテナ指向性パターンは、方位角方向ψｋｍｌ１［ラジアン］∈｛π／４＋ｋｍｌ×π／２｜ｋｍｌ∈｛０，１，２，３｝｝に向けられた主ローブを方位角面に含むことが分かる。
【００５８】
図３〜６に示すようなアンテナ指向性パターンの別個のペアを結合することにより得られるアンテナ指向性パターン（全体で、ＮＡ＝４の場合は、ＮＡ！／［（ＮＡ−２）！×２！］＝６つの組合せが可能）を図７〜１２に示す。図７〜１２から、各アンテナ指向性パターンは、方位角方向ψｋｍｌ１，ｋｍｌ２［ラジアン］∈｛π／４＋ｋｍｌ×π／２｜ｋｍｌ∈｛０，１，２，３｝｝に向けられた２つの主ローブを方位角面に含むことが分かる。さらに、図３〜６に示すようなアンテナ指向性パターンの別個のトリプルを結合することにより得られるアンテナ指向性パターン（全体で、ＮＡ＝４の場合は、ＮＡ！／［（ＮＡ−３）！×３！］＝４つの組合せが可能）を図１３〜１６に示す。したがって、得られる各アンテナ指向性パターンは、方位角方向ψｋｍｌ１，ｋｍｌ２，ｋｍｌ３［ラジアン］∈｛π／４＋ｋｍｌ×π／２｜ｋｍｌ∈｛０，１，２，３｝｝に向けられた３つの主ローブを方位角面に含む。４つの全てのビームを結合することにより得られるアンテナ指向性パターンを図１７に示しており、これにより、方位角方向ψｋｍｌ１，ｋｍｌ２，ｋｍｌ３，ｋｍｌ４［ラジアン］∈｛π／４＋ｋｍｌ×π／２｜ｋｍｌ∈｛０，１，２，３｝｝に向けられた４つの主ローブを方位角面にもたらす。
【００５９】
【数１０】
2007300606.tif 000012
【００６０】
全体で、ＮＡ＝４つのビームであるこの具体例について、１５種類の組合せに対応する異なるアンテナ指向性パターンを図３〜１７に示す。加重指数ｋｃ＝０において式（６）の２項係数の加重から始めた場合に得られる１６番目のアンテナ指向性パターン（図示せず）は、全てのアンテナビームのスイッチが切られている（純粋な仮説）事例に相当する。
【００６１】
本発明の新規な特徴の１つは、２ＮＡ−１の組合せから特定の組合せを選択することにより上記固定ビームアンテナのビーム幅とビーム中心を独立して制御する能力である。上に引用したような先行技術に係るＭＩＭＯ無線通信システム用の従来のビームステアリング方式は、ビーム中心を制御する能力だけしか有しておらず、ビーム幅は常に固定されている。次に説明する固定ビームアンテナのビーム幅とビーム中心の両方を制御する能力は、無線ＭＩＭＯ空間多重システムにとって特に効果的である。
【００６２】
図１８及び図１９は、全方向性送信（Ｔｘ）アンテナ１０７’を有する送信機１１０’と全方向性受信（Ｒｘ）アンテナ１２１’を有する受信機１２０’とを含む無線通信システム用の２つの典型的な無線通信シナリオを示すものである。両図とも、送信機１１０’と受信機１２０’との間の多数の無線信号伝搬パスＰＬＯＳ、Ｐ１及びＰ２を示す。図１８に示す無線通信シナリオにおいては、障害物１８０４は、送信機１１０’と受信機１２０’との間に配置されており、従って、送信機１１０’から受信機１２０’に送信された電波については直接見通しパスＰＬＯＳは存在しない。それとは対照的に、図１９に示す無線通信シナリオにおいては、障害物はなく、従って、直接見通しパスＰＬＯＳが存在する。両図は、送信機１１０’から受信機１２０’に送信された電波を多方向に散乱させ、従って、反射により受信させることができる２つの異なる「散乱クラスタ」を表す２つの７角形の物体１８０２ａ＋ｂを示している。これらの物体は、多数の辺を有するため、反射された信号が空間ダイバーシティ受信機に到来するパスは様々である。例示のために、物体１８０２ａ及び１８０２ｂのそれぞれにより散乱させられる伝搬光線の各クラスタについて示された電磁波の伝搬光線は２つのみとし、簡素化のために、これらの光線クラスタは、それぞれ信号伝搬パスＰ１及びＰ２と呼ぶものとする。図１９及び図１８に示すような無線通信シナリオについての典型的な電力遅延プロファイルをそれぞれ図２０（ａ）及び２０（ｂ）に示す。
【００６３】
各クラスタは、多数の伝搬光線を反射するので、受信アンテナ１２０’に到来する各光線クラスタは、以下ではψ＝Ｅψで表される平均方位「到来角」（ＡｏＡ）を有することにより特徴付けることができ、この平均方位ＡｏＡ周辺での到来角の分布は、σψ＝（Ｅ｛ψ２｝−（Ｅ２｛ψ｝）１／２で表される角分散により特徴付けることができる。各受信アンテナは、付加白色ガウス雑音（ＡＷＧＮ）が重ね合わされる散乱光線クラスタの重畳により表すことができるＲＦ信号を受信する（図１８及び１９においては、それぞれ信号伝搬パスＰ１及びＰ２を介して受信される散乱伝搬光線の束を表す２つの光線クラスタが示されている）。方位角ψ（図示せず）全体についての受信電力Ｐｒの確率密度関数は、例えば、変形ガウス又はラプラス確率密度関数により表わすこともできる電力方位スペクトル（ＰＡＳ）により記述することができる。
【００６４】
同様に、空間ダイバーシティ送信機１１０’の送信アンテナから送信されたＲＦ信号は、その平均発射角（ＡｏＤ）と角分散（ＡＳ）とにより特徴付けることができる。方位角ψ（図示せず）全体についての伝送電力Ｐｓの確率密度関数は、例えば、変形ガウス又はラプラス確率密度関数ｆｇ（ψ）又はｆｌ（ψ）によりそれぞれ表わすこともできる電力方位スペクトルＰＡＳ（ψ）により記述することができる。
【００６５】
ここまでは、送信機側１１０’に単一の全方向性アンテナ１０７’と受信機側１２０’に単一の全方向性アンテナ１２０’を備え、関連の技術文献においては単一入力単一出力（ＳＩＳＯ）無線通信システムとも呼ばれている無線通信システム用の典型的なマルチパス通信シナリオについて検討してきた。しかしながら、上記のように、典型的なＭＩＭＯ無線通信システムは、送信機側でＮ≧２の全方向性送信アンテナを使用し、受信機側でＭ≧２の全方向性受信アンテナを使用する。受信機側及び／又は送信機側それぞれにおけるアンテナアレイのアンテナ素子が近接しているために、チャンネル転送行列Ｈｋ（ｆ，ｔ０）（式（３ｂ）、（３ｃ）を参照）の要素が相関関係になる。受信機における相関関係のメカニズムを図２１に示してあり、そこでは、黒い点で示された２つの全方向性受信アンテナ２１０１ａ＋ｂが距離ｄ（単位：ｍ）だけ物理的に間隔をあけられている。これにより、下部アンテナ２１０２ｂは、例えば、ガウス確率密度関数ｆｇ（ψ）により表わされる電力角分散ＰＡＳ（ψ）を有するクラスタ２１０４ｂからのＲＦ信号を受信する。両アンテナは全方向性アンテナであるので、上部アンテナ２１０２ａは、路程差△ｓ（ψ）を有する同じＲＦ信号を受信する。同様の相関関係のメカニズムが送信機にも存在する。
【００６６】
送信機側にＮ個の送信アンテナから構成されたアンテナアレイを、受信機側にＭ個の受信アンテナから構成された別のアンテナアレイを備えた典型的な無線ＭＩＭＯ空間多重システムの無線通信シナリオにおいて受信機で異なる信号伝搬パスＰｌ１及びＰｌ２を介して受信された２つの時間領域ＲＦ信号ｒｌ１（τｌ１，ｔ，ψｌ１）及び（τｌ２，ｔ，ψｌ２）の間の相関関係を記述するために、正規化時間変形空間相関係数ρｒｌ１ｒｌ２が使用されることが多く、この係数は以下の式により表わされる。
【００６７】
【数１１】
2007300606.tif 000013
【００６８】
ここで、
【００６９】
【数１２】
2007300606.tif 000014
【００７０】
ここで、Ｐｒｌ１＝σ２ｒｌ１（ｔ）及びＰｒｌ２＝σ２ｒｌ２（ｔ）は、それぞれ信号伝搬パスＰｌ１又はＰｌ２を介して受信されたＲＦ信号ｒｌ１（τｌ１，ｔ，ψｌ１）及び（τｌ２，ｔ，ψｌ２）の平均電力を表し、Ｊｎ（・）はｎ位数の第１種のベッセル関数であり、Γ（・）はガンマ関数を表す。
【００７１】
送信機についても類似の記述を行うことができる。
【００７２】
受信機及び送信機におけるこれらの相関関係メカニズムにより、ＯＦＤＭ  ＭＩＭＯシステムについてのチャンネル転送行列Ｈｋ（式（３ｂ）、（３ｃ）を参照）の要素が相関関係になる。要素間のこの相関関係は、チャンネル転送行列を以下のように表現することにより記述することができる。
【００７３】
【数１３】
2007300606.tif 000015
【００７４】
ここで、Ｒｒｘ，ｋ及びＲｔｘ，ｋはそれぞれ受信機及び送信機相関行列であり、Ｈｉｉｄは独立ゼロ平均単位分散複素ガウスランダム変数である。２つの送信機アンテナと２つの受信機アンテナを備えたＭＩＭＯシステムの具体例の場合は、受信機及び送信機相関行列はそれぞれ以下のように表現することができる。
【００７５】
【数１４】
2007300606.tif 000016
【００７６】
ここで、要素は受信機アンテナ及び送信機アンテナの間の相関関係を表す。
【００７７】
本発明によれば、無線ＭＩＭＯ空間多重システムのＢＥＲ性能は、異なる無線信号伝搬パスＰｌを介して受信機常駐アンテナアレイにより受信されるＲＦ信号ｒｌ（τｌ，ｔ，ψｌ）の平均信号対干渉プラス雑音比γｌ（ｔ）（ＳＩＮＲ）を最大化し、さらにチャンネル転送行列の相関係数を最小化するようにビームアンテナの組合せを選択することにより強化される。
【００７８】
図２２〜２５は、２×２ＭＩＭＯ空間多重システムにおける異なる無線通信シナリオを示すものであり、本発明に係るアンテナビーム選択手順が記載されている。それによれば、送信機側１１０の第１のアンテナアレイの２つの全方向性送信アンテナ１０７ａ＋ｂ及び受信機側１２０の第２のアンテナアレイの２つの全方向性受信アンテナ１２１ａ＋ｂを使用する４つのシナリオ例が示されており、上記受信アンテナは固定ビームアンテナとして実現されており、上記送信アンテナ１０７ａ＋ｂ及び受信アンテナ１２１ａ＋ｂは、それぞれ同じクラスタからの見通し（ＬＯＳ）信号伝搬パス（Ｐ１，０及びＰ２，０）又は非見通し（ＮＬＯＳ）信号伝搬パス（Ｐ１，１及びＰ１，２又はＰ２，１及びＰ２，２）を使用している。
【００７９】
図２２は、２つの７角形散乱物体１８０２ａ＋ｂと、異なるＮＬＯＳ信号伝搬パスＰ１，１、Ｐ１，２、Ｐ２，１及びＰ２，２を有する２×２ＭＩＭＯ空間多重システムにおける空間ダイバーシティ送信機１１０と空間ダイバーシティ受信機１２０との間の直接見通し通信を妨げる１つの長方形障害物１８０４を使用するシナリオ例を示す。このシナリオ例においては、第１の受信機ブランチが、信号伝搬パスＰ１，１及びＰ１，２から構成された第１のクラスタの到来角ψ１に近い中心角を有するアンテナビームの組合せを選択し、第２の受信機ブランチが、信号伝搬パスＰ２，１及びＰ２，２から構成された第２のクラスタの到来角ψ２に近い中心角を有するアンテナビームの組合せを選択する。
【００８０】
これら２つのクラスタのマルチパス要素は、相互に相関関係がないと仮定するものとする。受信アンテナ１２１ａは、第２のクラスタの信号伝搬パスを介して受信されるＲＦ信号の受信に対して高い減衰を有し（受信アンテナ１２１ａの主ビームは、第１のクラスタの信号伝搬パスＰ１，１及びＰ１，２を介して受信されるＲＦ信号の方向に向けられている）、受信アンテナ１２１ｂは、第１のクラスタの信号伝搬パスを介して受信されるＲＦ信号の受信に対して高い減衰を有するので（受信アンテナ１２１ｂの主ビームは第２のクラスタの信号伝搬パスＰ２，１及びＰ２，２を介して受信されるＲＦ信号の方向に向けられている）、受信アンテナ１２１ａ＋ｂにより受信される２つのＲＦ信号の間の相関関係が最小にされる。この方法により、（ｌ１：＝１及びｌ２：＝２の信号伝搬パスＰｌ１及びＰｌ２を介して受信されるＲＦ信号ｒｌ１（τｌ１，ｔ，ψｌ１）及び（τｌ２，ｔ，ψｌ２）についての相関係数の最小化であると解釈することができる）上記のような効率的なＭＩＭＯ動作のための基準１が満たされることになる。
【００８１】
本発明の効果の１つは、ＮＣ＝２ＮＡ−１の可能なアンテナビーム組合せから適当な１つを選択することにより、受信アンテナ１２１ａ＋ｂの中心角及びビーム幅を生業することができるという事実のために、受信アンテナ特性を受信されたクラスタの方位到来角（ＡｏＡ）と角分散（ＡＳ）（又は角度幅）の両方にうまく適合させることができ、それにより、ＢＥＲ性能を最適化できるという点にある。
【００８２】
図２３は、２つの７角形散乱物体１８０２ａ＋ｂと、別個のＮＬＯＳ信号伝搬パスＰ１，１、Ｐ１，２、Ｐ２，１及びＰ２，２と、２つの直接ＬＯＳ信号伝搬パスＰ１，０及びＰ２，０を有する２×２ＭＩＭＯ空間多重システムにおけるシナリオ例を示す。示されたシナリオ例においては、アンテナビームの組合せが、第１のクラスタのＮＬＯＳ信号伝搬パスＰ１，１及びＰ１，２を介して受信されるＲＦ信号と、直接ＬＯＳ信号伝搬パスＰ１，０を介して受信される別のＲＦ信号とを検出するように、第１の受信機ブランチにより選択される。アンテナビームの別の組合せは、第２のクラスタのＮＬＯＳ信号伝搬パスＰ２，１及びＰ２，２を介して受信されるＲＦ信号と、直接ＬＯＳ信号伝搬パスＰ２，０を介して受信される別のＲＦ信号とを検出するために、第２の受信機ブランチにより選択される。この場合も、上に定義した基準１（ｌ１：＝１及びｌ２：＝２の信号伝搬パスＰｌ１及びＰｌ２を介して受信されるＲＦ信号ｒｌ１（τｌ１，ｔ，ψｌ１）及び（τｌ２，ｔ，ψｌ２）についての相関係数の最小化）が満たされることになる。
【００８３】
図２４は、２つの７角形散乱物体１８０２ａ＋ｂと、別個のＮＬＯＳ信号伝搬パスＰ１，１、Ｐ１，２、Ｐ２，１及びＰ２，２と、平均信号対干渉プラス雑音比γ０が比較的高い２つの直接ＬＯＳ信号伝搬パスＰ１，０及びＰ２。０を有する２×２ＭＩＭＯ空間多重システムにおけるもう１つのシナリオ例を示す。この具体例においては、アンテナビームの組合せは、直接ＬＯＳ信号伝搬パスＰ１，０だけを介して受信されるＲＦ信号を検出するように、第１の受信機ブランチにより選択される。アンテナビームの別の組合せは、直接ＬＯＳ信号伝搬パスＰ２，０だけを介して受信されるＲＦ信号を検出するために、第２の受信機ブランチにより選択される。直接ＬＯＳパスＰ１，０及びＰ２，０の平均信号対干渉プラス雑音比γ０がＮＬＯＳパスＰ１，１、Ｐ１，２、Ｐ２，１及びＰ２，２の平均信号対干渉プラス雑音比γ１及びγ２よりもかなり高い場合は、これによりＢＥＲ性能を強化することもできる。この場合は、基準２（信号伝搬パスＰｌを介して受信されるＲＦ信号ｒｌ（τｌ，ｔ，ψｌ）の平均信号対干渉プラス雑音比γ１の最大化）は満たされるが、受信されたＲＦ信号はまだ相関関係にある。
【００８４】
図２５は、干渉体１８０６の存在時における２つの７角形散乱物体１８０２ａ＋ｂと、別個のＮＬＯＳ信号伝搬パスＰ１，１、Ｐ１，２、Ｐ２，１及びＰ２，２と、２つの直接ＬＯＳ信号伝搬パスＰ１，０及びＰ２。０を有する２×２ＭＩＭＯ空間多重システムにおける最後のシナリオ例を示す。このシナリオ例においては、干渉体１８０６は、ＬＯＳ信号伝搬パスＰ１，０及びＰ２，０を介して受信されるＲＦ信号の伝搬方向にほぼ等しい方向を有する方位到来角を有する。したがって、受信アンテナ１２１ａ及び１２１ｂのアンテナビームは、干渉ＲＦ信号から離れた方向に向けられており、それぞれ第１又は第２のクラスタの信号伝搬パスを介して受信されるＲＦ信号の方向に向けられている。図示した場合には、基準１（ｌ１：＝１及びｌ２：＝２の信号伝搬パスＰｌ１及びＰｌ２を介して受信されるＲＦ信号ｒｌ１（τｌ１，ｔ，ψｌ１）及び（τｌ２，ｔ，ψｌ２）についての相関係数の最小化）と基準２（信号伝搬パスＰｌを介して受信されるＲＦ信号ｒｌ（τｌ，ｔ，ψｌ）の平均信号対干渉プラス雑音比γ１の最大化）の両方が満たされる。
【００８５】
各受信機ブランチについてどのアンテナ組合せ（したがって、どんなアンテナビーム中心とビーム幅）が最適ＢＥＲ性能にとって最良であるのかは、クラスタの数、角分散、クラスタの電力分布、ＮＬＯＳパスＰ１，１、Ｐ１，２、Ｐ２，１及びＰ２，２（「マルチパスクラスタ成分」）を介して受信されるＲＦ信号のＳＩＮＲ比￣γ１と比較した直接ＬＯＳパスＰ１，０及びＰ２，０（「ＬＯＳ成分」）を介して受信されるＲＦ信号の平均ＳＩＮＲ比￣γ０を含む因子の数により決まることになる。基準１と基準２が完全に満たされないということも可能であるが、無線ＭＩＭＯ空間多重システムのＢＥＲ性能を最適化するためには、基準１と基準２との間での妥協を行うものとする。
【００８６】
受信機側において（及び／又は送信機側において）アンテナビーム選択を制御するために、本発明を適用したビーム組合せ選択アルゴリズムを空間ダイバーシティ受信機１２０（及び／又は空間ダイバーシティ送信機１１０）において実行することができる。このビーム組合せ選択アルゴリズムは、ハードウェア又はソフトウェアの形で実現することができ、どのビーム組合せが最良であるかをチャンネル測定値に基づき判断する。これらのチャンネル測定値から、異なるビーム組合せについての相関係数ρｒｌ１ｒｌ２（ｔ）と信号伝搬パスＰｌを介して受信されるＲＦ信号ｒｌ（τｌ，ｔ，ψｌ）の平均信号対干渉プラス雑音比γ１とが推定される。
【００８７】
本発明を適用した無線ＭＩＭＯ空間多重システム案及びアンテナビーム組合せ選択アルゴリズム案と先行技術との主な効果的相違点は以下のように要約することができる。
１）本発明に係る提案されたアンテナビーム組合せ選択アルゴリズムの使用により、ＢＥＲ性能の向上が可能になる。
２）受信機側のアンテナアレイの受信アンテナ素子（及び／又は送信機側のアンテナアレイの送信アンテナ素子は、受信アンテナ素子により受信されるＲＦ信号の間の相関係数ρｒｌ１ｒｌ２（ｔ）が低下するので、相互の間隔を狭めることができる。したがって、「アンテナ設置面積」を小さくすることもできる。
３）最後に、送信機側のアンテナ素子と受信機側のアンテナ素子との間の異なる信号伝搬パスＰｌのチャンネルインパルス応答ｈｌ（τｌ，ｔ）の間の相関関係が弱まるので、受信機側において複雑性の低減した簡素化等化器を使用することができる。
【００８８】
非特許文献４とは対照的に、本発明に係る無線ＭＩＭＯ空間多重システム案は、ＭＩＭＯ無線通信システムに含まれた各空間ダイバーシティ受信機及び／又は空間ダイバーシティ送信機コンポーネント用に多数の固定ビームアンテナを採用している。固定ビームアンテナは、ＲＦにおいて選択的に結合され、その結果、得られるビームの中心と幅の両方を制御することができる。このようにして、ＭＩＭＯ無線通信システムのＢＥＲ性能を多種多様なチャンネル条件において最適化することができる。選択的ビーム結合に使用される基準は、信号電力の受信機測定値と受信機信号関係とに基づくものである。
【００８９】
非特許文献５に記載されたようなＭＩＭＯ無線通信システムと本発明の提案との相違点は、適用されるアンテナ素子の空間的間隔が一定に保たれる点にある。
【００９０】
非特許文献６に記載されたシステムとは対照的に、本発明において記載したＭＩＭＯ空間多重システムは、送信機側の少なくとも２つの送信アンテナ及び／又は受信機側の少なくとも２つの受信アンテナの間の個々の信号伝搬パスについてのチャンネルインパルス応答の相関関係を弱めるように選択的に結合される固定ビームアンテナのセットを送信機側及び／又は受信機側において使用する。非特許文献６に記載されたシステムは、ビームを切り換えるだけであり、ビームを選択的に結合することはない。さらに、非特許文献６に記載されたシステムは、ＭＩＭＯ空間多重を使用していない。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】先行技術に係る従来の無線ＯＦＤＭベース２×２ＭＩＭＯ空間多重システムの一具体例である。
【図２】図１に示す無線ＯＦＤＭベース２×２ＭＩＭＯ空間多重システムの空間ダイバーシティ受信機のより詳細な図であり、４つの好ましい方位角方向ψｋｍｌ１に指向性を示す最大４つの主ローブを有するアンテナビームを表す別個のアンテナ指向性パターンを生成するためのＮＡ＝４つの固定ビームアンテナから構成されたアンテナアレイが各受信機ブランチにおいて適用される。
【図３】ＮＡ＝４つの固定ビームアンテナから構成された送信機又は受信機常駐アンテナアレイの第１の固定ビームアンテナについて位相角方向ψ＝７π／４ラジアンにおいて主ローブを有する位相角指向性パターンの例である。
【図４】ＮＡ＝４つの固定ビームアンテナから構成された上記送信機又は受信機常駐アンテナアレイの第２の固定ビームアンテナについて位相角方向ψ＝５π／４ラジアンにおいて主ローブを有する位相角指向性パターンの例である。
【図５】ＮＡ＝４つの固定ビームアンテナから構成された上記送信機又は受信機常駐アンテナアレイの第３の固定ビームアンテナについて位相角方向ψ＝３π／４ラジアンにおいて主ローブを有する位相角指向性パターンの例である。
【図６】ＮＡ＝４つの固定ビームアンテナから構成された上記送信機又は受信機常駐アンテナアレイの第４の固定ビームアンテナについて位相角方向ψ＝π／４ラジアンにおいて主ローブを有する位相角指向性パターンの例である。
【図７】図４又は５に示すような第２及び第３の固定ビームアンテナの位相角アンテナ指向性パターンをそれぞれ結合した場合に得られる結合位相角アンテナ指向性パターンの例である。
【図８】図３又は４に示すような第１及び第２の固定ビームアンテナの位相角アンテナ指向性パターンをそれぞれ結合した場合に得られる結合位相角アンテナ指向性パターンの別の例である。
【図９】図３又は６に示すような第１及び第４の固定ビームアンテナの位相角アンテナ指向性パターンをそれぞれ結合した場合に得られる結合位相角アンテナ指向性パターンの別の例である。
【図１０】図５又は６に示すような第３及び第４の固定ビームアンテナの位相角アンテナ指向性パターンをそれぞれ結合した場合に得られる結合位相角アンテナ指向性パターンの別の例である。
【図１１】図４又は６に示すような第２及び第４の固定ビームアンテナの位相角アンテナ指向性パターンをそれぞれ結合した場合に得られる結合位相角アンテナ指向性パターンの別の例である。
【図１２】図３又は５に示すような第１及び第３の固定ビームアンテナの位相角アンテナ指向性パターンをそれぞれ結合した場合に得られる結合位相角アンテナ指向性パターンの別の例である。
【図１３】図４、５又は６に示すような第２、第３及び第４の固定ビームアンテナの位相角アンテナ指向性パターンをそれぞれ結合した場合に得られる結合位相角アンテナ指向性パターンの別の例である。
【図１４】図３、５又は６に示すような第１、第３及び第４の固定ビームアンテナの位相角アンテナ指向性パターンをそれぞれ結合した場合に得られる結合位相角アンテナ指向性パターンの別の例である。
【図１５】図３、４又は５に示すような第１、第２及び第３の固定ビームアンテナの位相角アンテナ指向性パターンをそれぞれ結合した場合に得られる結合位相角アンテナ指向性パターンの別の例である。
【図１６】図３、４又は６に示すような第１、第２及び第４の固定ビームアンテナの位相角アンテナ指向性パターンをそれぞれ結合した場合に得られる結合位相角アンテナ指向性パターンの別の例である。
【図１７】図３、４、５又は６に示すような第１、第２、第３及び第４の固定ビームアンテナの位相角アンテナ指向性パターンをそれぞれ結合した場合に得られる結合位相角アンテナ指向性パターンの別の例である。
【図１８】直接見通し（ＬＯＳ）信号伝搬パスを有していないマルチパスフェージングチャンネルについての無線通信シナリオを示す。
【図１９】直接見通し（ＬＯＳ）信号伝搬パスを有するマルチパスフェージングチャンネルについての無線通信シナリオを示す。
【図２０】図１８及び１９に示すマルチパスフェージングチャンネルについての電力遅延プロファイルを示す。
【図２１】距離ｄだけ隔てられた２つの全方向性アンテナが受信した２つのＲＦ信号の間の路程差△ｓを示す。
【図２２】２つの散乱物体と、空間ダイバーシティ送信機と空間ダイバーシティ受信機との間の直接見通し通信を妨げる障害物と、異なるＮＬＯＳ信号伝搬パスとを有する本発明に係る２×２ＭＩＭＯ空間多重システムにおける第１の無線通信シナリオを示す。
【図２３】２つの散乱物体と、個別ＮＬＯＳ信号伝搬パスと、２つの直接ＮＬＯＳ信号伝搬パスとを有する本発明に係る２×２ＭＩＭＯ空間多重システムにおける別の無線通信シナリオを示す。
【図２４】２つの散乱物体と、個別ＮＬＯＳ信号伝搬パスと、平均信号対干渉プラス雑音比が比較的高い２つの直接ＮＬＯＳ信号伝搬パスとを有する本発明に係る２×２ＭＩＭＯ空間多重システムにおける別の無線通信シナリオを示す。
【図２５】干渉体の存在時における２つの散乱物体と、個別ＮＬＯＳ信号伝搬パスと、２つの直接ＮＬＯＳ信号伝搬パスとを有する本発明に係る２×２ＭＩＭＯ空間多重システムにおける別の無線通信シナリオを示す。
【符号の説明】
【００９２】
１０１  チャンネルエンコーダ、１０２  空間スプリッタ、１０３ａ  ビット／シンボルマッパ、１０３ｂ  ビット／シンボルマッパ、１０４ａ  デジタルデータプロセッサ、１０４ｂ  デジタルデータプロセッサ、１０５ａ  デジタル／アナログ変換器、１０５ｂ  デジタル／アナログ変換器、１０６ａ  アップコンバータ段、１０６ａ  アップコンバータ段、１０７ａ  固定ビームアンテナ、１０７ｂ  固定ビームアンテナ、１１０  無線送信機、１２０  空間ダイバーシティ受信機、１２１ａ  固定ビームアンテナ、１２１ｂ  固定ビームアンテナ、１２１ａ’  アンテナ切換及び／又は結合手段、１２１ｂ’  アンテナ切換及び／又は結合手段、１２２ａ  ダウンコンバータ段（ユニット）、１２２ｂ  ダウンコンバータ段（ユニット）、１２３ａ  高速フーリエ変換、１２３ｂ  高速フーリエ変換、１２４  チャンネル推定及び／又は等化回路、１２５ａ  シンボル／ビットデマッパ、１２５ｂ  シンボル／ビットデマッパ、１２６  空間結合器、１２７  チャンネルデコーダ、１２８  チャンネル推定及び／又は等化回路（チャンネル推定器）、１２９  アンテナビーム選択制御手段、１８０２ａ  ７角形物体、１８０２ｂ  ７角形物体、１８０４  障害物、１８０６  干渉体、２１０２ａ  受信アンテナ（上部アンテナ）、２１０２ｂ  受信アンテナ（下部アンテナ）、２１０４ｂ  クラスタ
【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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【外国語明細書】
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