(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ステーションと第２ステーションとの間で方向性無線通信を行う方法において、
上記第１ステーションにおいて上記第２ステーションからの複数の連続信号を受信し、これら信号の各々は、複数の異なる方向の少なくとも１つから受信することができ；
第１ステーションにより第２ステーションから受信した連続信号から複数の連続信号の各々に対して上記連続信号が受信される各方向、及び／又は、上記複数の連続信号の各々の強度を決定し；そして
上記複数の連続信号に対して決定された方向、及び／又は、強度に基づいて、上記第１ステーションから第２ステーションへ送信されるべき信号に対して少なくとも１つの送信方向、及び／又は、上記第２ステーションへ送信されるべき信号の強度を選択するという段階を含み、上記選択段階は、連続信号の各々に等しい重みが与えられる均一の重み付けパターン、または、上記複数の連続信号のより最近受信した信号に、それより前に受信した信号より大きな重みが与えられる重み付けパターンを、上記複数の連続信号に適用することを含み、
上記方法は更に、第１ステーションにおける上記連続信号の到来方向の変化の速さを決定する段階を含み、上記選択段階は、上記決定された到来方向の変化の速さに基づいて、複数の重み付けパターンの１つを選択することを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
上記複数の連続信号のより最近受信した信号に、それより前に受信した信号より大きな重みが与えられる上記重み付けパターンは、指数関数的又は直線的に増加する重み付けパターンである請求項１に記載の方法。
【請求項３】
第１ステーションにおいて放射ビームを送信するための複数のビーム方向を定める段階を備え、上記ビーム方向の各々は個々に選択できる請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
上記第１ステーションは、セルラーネットワークのベーストランシーバステーションである請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
上記第２ステーションは、移動ステーションである請求項１ないし４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
第２ステーションと方向性無線通信する第１ステーションにおいて、
上記第２ステーションから複数の連続信号を受信するための受信手段を備え、上記信号の各々は、複数の異なる方向の少なくとも１つから受け取ることができ、
更に、上記第２ステーションから第１ステーションにより受信された連続信号から複数の連続信号の各々に対する各々の方向、及び／又は、上記複数の連続信号の各々の強度を決定するための決定手段と、
上記第１ステーションから第２ステーションへ信号を送信するための送信手段と、
この送信手段を制御するための制御手段とを備え、この制御手段は、上記複数の連続信号に対して決定された各々の方向、及び／又は、強度に基づいて、上記送信手段により送信されるべき信号に対する少なくとも１つの方向、及び／又は、上記第２ステーションへ送信されるべき信号の強度を選択するように構成され、上記制御手段は、連続信号の各々に等しい重みが与えられる均一の重み付けパターン、または、上記複数の連続信号のより最近受信した信号に、それより前に受信した信号より大きな重みが与えられる重み付けパターンを、上記複数の連続信号に適用するように構成され、
そして上記第１ステーションは更に、第１ステーションにおける上記連続信号の到来方向の変化の速さを決定する手段を備え、上記制御手段は、上記決定された到来方向の変化の速さに基づいて、複数の重み付けパターンの１つを選択することを特徴とする第１ステーション。
【請求項７】
複数の連続信号の各々に対して上記決定された方向、及び／または、強度を記憶するための記憶手段が設けられる請求項６に記載の第１ステーション。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、第１ステーションと第２ステーションとの間で信号がある方向のみに送信される方向性無線通信方法及び装置に係る。より詳細には、本発明は、空間分割多重アクセスを用いたセルラー通信ネットワークに適用できるが、これに限定されるものではない。
先行技術の説明
現在実施されているセルラー通信ネットワークでは、ベーストランシーバステーションＢＴＳが設けられ、これがサービスするセル又はセルセクター全体にわたって、移動電話のような所与の移動ステーションＭＳに意図された信号を送信する。しかしながら、現在、空間分割多重アクセスＳＤＭＡシステムが提案されている。この空間分割多重アクセスシステムでは、ベーストランシーバステーションが所与の移動ステーションに意図された信号をセル又はセルセクター全体にわたって送信するのではなく、移動ステーションからの信号が受信されるビーム方向にのみ信号を送信する。又、ＳＤＭＡシステムは、移動ステーションからの信号が受信される方向をベーストランシーバステーションが決定できるようにする。
ＳＤＭＡシステムは、既存のシステムに勝る多数の効果を達成できるようにする。特に、ＢＴＳにより送信されるビームは特定の方向にしか送信されず、従って、比較的細いので、トランシーバの電力をその細いビームに集中することができる。これは、ベーストランシーバステーションから送信される信号と、ベーストランシーバステーションにより受信される信号との両方について、良好な信号対雑音比を生じると考えられる。更に、ベーストランシーバステーションの方向性の結果として、ベーストランシーバステーションにより受信される信号の信号対干渉比の改善を達成できる。更に、送信方向において、ＢＴＳの方向性により、エネルギーを細いビームに集中させることができ、従って、ＢＴＳにより送信される信号は、従来のＢＴＳに要求される電力レベルより低い電力レベルで、より遠くに位置する移動ステーションに到達することができる。これは、移動ステーションが、ベーストランシーバステーションから遠い距離にあっても満足に動作できるようにし、ひいては、セルラーネットワークの各セル又はセルセクターのサイズを増加できることを意味する。セルサイズが大きい結果として、必要とされるベースステーションの数を減少することができ、これはネットワークコストの減少にも通じる。ＳＤＭＡシステムは、一般に、信号を送信及び受信することのできる必要な複数の異なるビーム方向を達成するために多数のアンテナ素子を必要とする。複数のアンテナ素子の設置は、受信信号に対するＢＴＳの感度を高める。これは、セルサイズが大きいことが、移動ステーションからＢＴＳによる信号の受信に悪影響を及ぼさないことを意味する。
又、ＳＤＭＡシステムは、システムの容量を増加することもでき、即ちシステムによって同時にサポートできる移動ステーションの数が増加される。これは、通信の方向性によるものであり、同じ周波数を使用する他のセルの移動ステーションからＢＴＳが干渉をほとんどピックアップしないことを意味する。ＢＴＳは、関連セルの所与のＭＳと通信するときに、同じ周波数を使用する他のセルの他の移動ステーションへほとんど干渉を発生しない。
結局、ＳＤＭＡシステムは、同じセル内の異なる位置にいる２つ以上の異なる移動ステーションへ送信するために同じ周波数を同時に使用できると考えられる。これは、セルラーネットワークにより搬送できるトラフィックの量の著しい増加に通じる。
ＳＤＭＡシステムは、アナログ及びデジタルのセルラーネットワークで実施することができ、ＧＳＭ、ＤＣＳ１８００、ＴＡＣＳ、ＡＭＰＳ及びＮＭＴのような種々の既存の標準システムに組み込むことができる。又、ＳＤＭＡシステムは、時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）、コード分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）及び周波数分割多重アクセス（ＦＤＭＡ）のような他の既存の多重アクセス技術に関連して使用することもできる。
ＳＤＭＡシステムに伴う１つの問題は、移動ステーションへ信号を送信すべき方向を決定する必要があることである。ある環境においては、ベーストランシーバステーションから移動ステーションへ信号を送信するのに比較的細いビームが使用される。それ故、その移動ステーションの方向を適度な正確さで決定することが必要である。良く知られたように、移動ステーションからの信号は、一般に、多数の経路をたどってＢＴＳへ至る。これら複数の経路を一般に「マルチパス」と称する。移動ステーションにより送信された所与の信号は、これらマルチパルの作用により２つ以上の方向からベーストランシーバステーションにより受信される。
一般に、移動ステーションへ信号を送信するためにＢＴＳにより使用されるべきビーム方向に関する判断は、所与のＭＳからＢＴＳにより以前に受信されたデータバーストに対応する情報に基づいて行なわれる。この判断は、１つのバーストのみに対応して受信された情報に基づくので、例えば、移動ステーションにより送信されたデータバーストが強い干渉と重畳される場合には問題が発生する。
更に別の問題は、ＢＴＳにより移動ステーションへ信号を送信すべき方向が、ＢＴＳにより移動ステーションから受信されたアップリンク信号に基づいて決定されることである。しかしながら、移動ステーションからＢＴＳへ送信されるアップリンク信号の周波数は、ＢＴＳにより移動ステーションへ送信されるダウンリンク信号に使用される周波数と異なる。アップリンク及びダウンリンク信号に使用される周波数の差は、アップリンク方向におけるチャンネルの振舞いがダウンリンク方向におけるチャンネルの振舞いと異なることを意味する。従って、アップリンク信号に対して決定される最適な方向は、常に、ダウンリンク信号に対する最適な方向ではない。
コード分割多重アクセスセルラー無線システムにおいてパイロット信号を送信する方法がＷＯ９６／３７９６９号に開示されている。この方法は、第１ステーションに第２ステーションからの複数の信号を受信し、各受信信号に対してパラメータの値を決定し、そして受信信号のパラメータの値に基づいて、送信されるべき信号のパラメータの値を選択することを含む。この方法は、最良の信号から連続的にサーチを行い、そして複数のフェージング手段により無線環境の特性を決定する。同様の原理に基づく方向性無線通信方法が米国特許第５，５１５，３７８号に開示されている。
それ故、本発明の幾つかの実施形態の目的は、これらの問題に対処することである。
発明の要旨
本発明の第１の特徴によれば、第１ステーションと第２ステーションとの間で方向性無線通信を行う方法であって、上記第１ステーションにおいて上記第２ステーションからの複数の連続信号を受信し、これら信号の各々は、複数の異なる方向の少なくとも１つから受信することができ；第１ステーションにより第２ステーションから受信した上記連続的な信号から複数の逐次信号の各々に対する少なくとも１つのパラメータの値を決定し；そして上記第１ステーションから第２ステーションへ送信されるべき信号に対して少なくとも１つのパラメータの値を選択し、上記第１ステーションにより送信されるべき信号の少なくとも１つのパラメータの上記値は、上記複数の逐次信号の上記少なくとも１つのパラメータの上記決定された値に基づいて選択され、この選択段階は、上記複数の逐次信号に重み付けパターンを付与することを含む方法が提供される。
第１ステーションから第２ステーションへ送信されるべき信号のパラメータが、第１ステーションにより以前に受信された複数の信号のパラメータに基づくようにすることにより、例えば、最近受信した信号における強力な干渉によって生じる問題を軽減することができる。
好ましくは、少なくとも１つのパラメータの値を決定する上記段階は、複数の逐次信号の各々に対する各方向を決定することを含み、そして上記選択段階は、第１ステーションから第２ステーションへの信号の送信に対して少なくとも１つの方向を選択することを含み、この少なくとも１つの方向は、上記複数の逐次信号に対して決定された方向に基づいて選択される。第１ステーションにより第２ステーションへ信号を送信すべき各方向が、第２ステーションから受信された複数の信号に基づくようにすることにより、第１ステーションによって送信された信号が第２ステーションによって受信される確率が高められる。
これとは別に及び／又はこれに加えて、少なくとも１つのパラメータの値を決定する上記段階は、上記複数の逐次信号の各々の強度を決定することを含み、そして上記選択段階は、上記第２ステーションへ送信されるべき信号の強度を選択することを含み、この信号の強度は、上記複数の逐次信号に対して決定された強度に基づいて選択される。第１ステーションにより第２ステーションへ送信されるべき信号の強度が、第２ステーションから受け取った複数の信号に基づくようにすることにより、信号強度が正しいレベルにある確率が高められる。信号強度が低過ぎる場合には、第２ステーションが信号を受信しないことがあり、一方、信号強度が高過ぎる場合には、干渉のおそれが不必要に高くなる。本発明のこれらの実施形態では、信号が複数の異なる方向に送信される場合に、これら異なる方向における信号の強度が異なることが明らかである。
好ましくは、上記選択段階は、上記複数の逐次信号に重み付けパターンを適用することを含む。重み付けパターンという用語は、重み付け関数を与えるアルゴリズムも含む。重み付けパターンは、上記複数の逐次信号の各々に等しい重みが与えられるような均一な重み付けパターンでよい。或いは又、重み付けパターンは、上記複数の逐次信号のより最近受信した信号に、それより前に受信した信号より大きな重みが与えられるものであってもよい。重み付けパターンは、指数関数的に増加する重み付けパターンであってもよいし又は直線的に増加する重み付けパターンであってもよい。これらは、考えられるパターンの２つの例に過ぎない。他の適当なパターンを使用することもできる。或いは又、重み付けパターンは、アルゴリズムで規定されてもよい。ある実施形態においては、重み付けパターンが、上記パラメータに対して決定された値に適用されることが明らかである。
好ましくは、選択手段は、無線環境に基づいて複数の重み付けパターンの１つを選択する。重み付けパターンは、上記で要約した。例えば、静的な又はゆっくりと変化する無線環境においては、均一な重み付けパターンが使用される。というのは、複数の逐次信号の決定された各方向又は強度がこれら複数の連続信号に対して一般的に同一に保たれることが予想できるからである。或いは又、急速に変化する無線環境である場合には、直線的に増加するか又は指数関数的に重み付けされるパターンを使用することができる。これらのパターンでは、複数の受信した逐次信号の既に決定された各方向又は強度が、選択されたビーム方向に対して無視できる程度の影響しか及ぼさない。
好ましくは、本発明の方法は、更に、第１ステーションにおいて放射ビームを送信する複数のビーム方向を定める段階を備え、上記ビーム方向の各々は個々に選択することができる。
本発明の第２の特徴によれば、第２ステーションと方向性無線通信する第１ステーションであって、上記第２ステーションから複数の連続信号を受信するための受信手段を備え、上記信号の各々は、複数の異なる方向の少なくとも１つから受け取ることができ、更に、上記第２ステーションから第１ステーションにより受信された連続信号から複数の逐次信号の各々に対する少なくとも１つのパラメータの値を決定するための決定手段と、上記第１ステーションから第２ステーションへ信号を送信するための送信手段と、この送信手段を制御するための制御手段とを備え、この制御手段は、上記送信手段により送信されるべき信号に対する少なくとも１つのパラメータの値を選択するように構成され、上記少なくとも１つのパラメータの値は、上記複数の逐次信号に対して決定された上記少なくとも１つのパラメータの値に基づいて選択され、上記制御手段は、上記複数の逐次信号に重み付けパターンを適用するように構成された第１ステーションが提供される。
好ましくは、上記決定手段は、複数の逐次信号の各々に対し各々の方向を決定するように構成され、そして上記制御手段は、送信手段による信号の送信に対して少なくとも１つの方向を選択するように構成され、この少なくとも１つの方向は、上記複数の逐次信号に対して決定された各方向に基づいて選択される。それとは別に又はそれに加えて、上記決定手段は、上記複数の逐次信号の各々の強度を決定するように構成され、そして制御手段は、送信手段によって送信されるべき信号の強度を選択するように構成され、信号の強度は、上記複数の逐次信号に対して決定された強度に基づいて選択される。
上記制御手段は、上記複数の逐次信号に重み付けパターンを適用するように構成される。
複数の逐次信号の各々に対して決定された上記パラメータを記憶するための記憶手段が設けられる。
上記受信手段及び送信手段は、複数の異なる方向に複数の信号ビームを与えるように構成されたアンテナアレーを備えている。このアンテナアレーは、フェーズドアレーアンテナを備えてもよいし、又は各々定められた方向にビームを与えるように構成された複数の個別のアンテナ素子を備えてもよい。２つの個別のアレーが設けられ、一方は信号を受信し、そして他方は信号を送信する。或いは又、単一のアレーを設けて、信号の受信及び送信の両方を行うこともできる。
送信手段は、複数のビーム方向に放射ビームを与えるように構成され、各ビーム方向は個々に選択できる。各ビーム方向の強度を個々に選択できるのが好ましい。
本発明は、セルラー通信ネットワークに特に適用できる。このようなネットワークでは、第１ステーションがベーストランシーバステーションであり、そして第２ステーションが移動ステーションである。しかしながら、本発明の実施形態は、第１及び第２のステーションが両方とも固定であるか又は両方とも移動であるような他の形式の無線通信ネットワークにも適用できることが明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
本発明を良く理解すると共に、本発明をいかに実施するかを理解するために、添付図面を参照して本発明を一例として詳細に説明する。
図１は、ベーストランシーバステーション（ＢＴＳ）及びそれに関連したセルセクターの概略図である。
図２は、アンテナアレー及びベーストランシーバステーションの回路図である。
図３は、図２のアンテナアレーにより形成される固定ビームパターンを示す図である。
図４は、デジタル信号プロセッサのビーム選択部分の回路図である。
図５は、４つの異なる重み付けパターンを示す図である。
図６は、図２のデジタル信号プロセッサの回路図である。
図７は、８つのチャンネルのうちの４つのチャンネルに対するチャンネルインパルス応答を示す図である。
図８ａ−８ｃは、メモリ１に記憶されたパターン選択データ、空間−時間重み付けパターンブロックに記憶された重み付けパターン、及びそのブロックにより計算されたデータを各々示す図である。
好ましい実施形態の詳細な説明
図１には、セルラー移動電話ネットワークのセル３を形成する３つのセルセクター２が示されている。３つのセルセクター２は、各ベーストランシーバステーション（ＢＴＳ）４によりサービスされる。３つの個別のベーストランシーバステーション４が同じ位置に設けられる。各ＢＴＳ４は、３つのセルセクター２の各々に対して信号を送信及び受信する個別のトランシーバを有している。従って、各セルセクター２ごとに１つの専用のベーストランシーバステーションが設けられる。従って、ＢＴＳ４は、各セルセクター２に位置する移動電話のような移動ステーション（ＭＳ）と通信することができる。
本発明の実施形態は、ＧＳＭ（移動通信用のグローバルシステム）ネットワークについて説明する。ＧＳＭシステムにおいては、周波数／時分割多重アクセスＦ／ＴＤＭＡシステムが使用される。データは、ＢＴＳ４とＭＳとの間をバーストにおいて送信される。データバーストは、既知のデータシーケンスであるトレーニングシーケンスを備えている。トレーニングシーケンスの目的は以下で説明する。各データバーストは、所与の周波数帯域においてその周波数帯域の所定のタイムスロットで送信される。方向性アンテナアレーの使用は、空間分割多重アクセスも達成できるようにする。従って、本発明の実施形態では、各データバーストは、所与の周波数帯域、所与のタイムスロット及び所与の方向において送信される。その関連チャンネルは、所与の周波数、所与のタイムスロット及び所与の方向において送信される所与のデータバーストに対して定義することができる。以下で詳細に述べるように、本発明のある実施形態では、同じデータバーストが同じ周波数帯域、同じタイムスロットにおいて、２つの異なる方向に送信される。
図２は、トランシーバーとして働く１つのＢＴＳ４のアンテナアレー６を示す回路図である。図２に示されたアレー６は、図１に示す３つのセルセクター２の１つにサービスするに過ぎないことを理解されたい。他の２つのセルセクター２にサービスするために別の２つのアンテナアレー６が設けられる。アンテナアレー６は、８つのアンテナ素子ａ1…ａ8を有する。これらの素子ａ1…ａ8は、各アンテナ素子ａ1…ａ8間に半波長の間隔を有するように配置され、そして水平の行に直線的に配列される。各アンテナ素子ａ1…ａ8は、信号を送信及び受信するように構成され、何らかの適当な構造を有する。各アンテナ素子ａ1…ａ8は、ダイポールアンテナ、パッチアンテナ又は他の適当なアンテナである。８個のアンテナ素子ａ1…ａ8があいまってフェーズドアレーアンテナ６を形成する。
良く知られたように、フェーズドアレーアンテナ６の各アンテナ素子ａ1…ａ8には、移動ステーションＭＳへ送信されるべき同じ信号が供給される。しかしながら、各アンテナ素子ａ1…ａ8に供給される信号の位相は互いにシフトされる。各アンテナ素子ａ1…ａ8に供給される信号間の位相関係の差が方向性放射パターンを形成する。従って、ＢＴＳ４からの信号は、アレー６に関連したセルセクター２においてある方向にのみ送信される。アレー６により得られる方向性放射パターンは、各アンテナ素子ａ1…ａ8により送信されて互いに位相シフトされる信号間に生じる構造的及び破壊的干渉の結果である。この点について、アンテナアレー６で得られる方向性放射パターンを示した図３を参照する。アンテナアレー６は、図３に示す８つの方向の各々にビームｂ1…ｂ8を発生するように制御することができる。例えば、アンテナアレー６は、ビームｂ5の方向又はビームｂ6の方向のみにＭＳへ信号を送信するように制御することができる。以下に詳細に述べるように、同時に２つ以上のビーム方向に信号を送信するようにアンテナアレー６を制御することもできる。例えば、ビームｂ5及びビームｂ6により定められた２つの方向に信号を送信することができる。図３は、アンテナアレー６で得ることのできる８つの考えられるビーム方向を表わすに過ぎない。しかしながら、実際には、セルセクター２の全体がアンテナアレー６でサービスされるよう確保するために隣接ビーム間が重畳される。
各アンテナ素子ａ1…ａ8に発生される信号の相対的な位相は、所望のビーム方向（１つ又は複数）に信号を送信できるようにバトラー（Butler）マトリクス回路８によって制御される。従って、バトラーマトリクス回路８は、位相シフト機能を与える。バトラーマトリクス回路８は、ＢＴＳ４からの８つの入力１０ａ−ｈと、アンテナ素子ａ1…ａ8の各々への８つの出力とを有している。各入力１０ａ−ｈにより受け取られる信号は、送信されるべきデータバーストより成る。８つの入力１０ａ−ｈの各々は、所与のデータバーストを送信することのできるビーム方向を表わす。例えば、バトラーマトリクス回路８が第１入力１０ａに信号を受け取るときには、バトラーマトリクス回路８は、入力１０ａに与えられた信号を、データバーストがビームｂ1の方向に送信されるようにビームｂ1を生じさせるに必要な位相差で、アンテナ素子ａ1…ａ8の各々に付与する。同様に、入力１０ｂに与えられた信号は、ビームｂ2の方向にビームを生じさせ、等々となる。
既に述べたように、アンテナアレー６のアンテナ素子ａ1…ａ8は、ＭＳから信号を受信すると共にＭＳに信号を送信する。ＭＳにより送信された信号は、一般に、８つのアンテナ素子ａ1…ａ8の各々によって受信される。しかしながら、各アンテナ素子ａ1…ａ8によって受信される信号の各々の間には位相差がある。それ故、バトラーマトリクス回路８は、各アンテナ素子ａ1…ａ8により受信された信号の相対的な位相から、信号が受信されたビーム方向を決定することができる。従って、バトラーマトリクス回路８は、各アンテナ素子により受信された信号に対し、各アンテナ素子ａ1…ａ8から１つづつ、８個の入力を有する。又、バトラーマトリクス回路８は、８個の出力１４ａ−ｈも有する。これら出力１４ａないし１４ｈの各々は、所与のデータバーストを受信できる特定のビーム方向に対応する。例えば、アンテナアレー６がＭＳからの信号をビームｂ1の方向から受信する場合には、バトラーマトリクス回路８は、その受信した信号を出力１４ａに出力する。ビームｂ2の方向から受信した信号は、バトラーマトリクス回路８から出力１４ｂに出力され、等々となる。要約すれば、バトラーマトリクス回路８は、互いに位相シフトされた同じ信号の８つのバージョンをアンテナ素子ａ1…ａ8において受信する。相対的な位相シフトから、バトラーマトリクス回路８は、その受信信号が受け取られた方向を決定し、そしてその信号が受け取られた方向に基づいて所与の出力１４ａ−ｈに信号を出力する。
ある環境においては、ＭＳからの単一の信号又はデータバーストは、それがＭＳとＢＴＳ４との間を進む間に信号の反射のために、もし反射が比較的広角度の分散を与えるものであれば、見掛け上、２つ以上のビーム方向から到来することが明らかである。バトラーマトリクス回路８は、所与の信号又はデータバーストが見掛け上到来するビーム方向の各々に対応する各出力１４ａ−ｈに信号を与える。従って、バトラーマトリクス回路８の２つ以上の出力１４ａ−ｈに同じデータバーストが与えられる。しかしながら、各出力１４ａ−ｈの信号は、互いに時間的に遅延される。
バトラーマトリクス回路８の各出力１４ａ−ｈは、受信信号を増幅する各増幅器１６の入力に接続される。バトラーマトリクス回路８の各出力１４ａ−ｈに対して１つの増幅器１６が設けられる。増幅された信号は、次いで、各プロセッサ１８により処理され、該プロセッサは、増幅された信号を処理して、受信信号の周波数を基本帯域周波数に減少し、ＢＴＳ４で信号を処理できるようにする。これを行うために、プロセッサ１８は、入力信号から搬送波周波数成分を除去する。この場合も、バトラーマトリクス回路８の各出力１４ａ−ｈに対して１つのプロセッサ１８が設けられる。アナログ形態である受信信号は、次いで、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ２０によりデジタル信号に変換される。バトラーマトリクス８の各出力１４ａ−ｈに対して１つづつ、８つのＡ／Ｄコンバータ２０が設けられる。デジタル信号は、次いで、更なる処理のために各入力１９ａ−ｈを経てデジタル信号プロセッサ２１に入力される。
デジタル信号プロセッサ２１も、８つの出力２２ａ−ｈを有し、その各々は、所与のＭＳへ送信されるべき信号を表わすデジタル信号を出力する。選択された出力２２ａ−ｈは、信号を送信すべきビーム方向を表わす。このデジタル信号は、デジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）コンバータ２３によりアナログ信号に変換される。デジタル信号プロセッサ２１の各出力２２ａ−ｈに対して１つのデジタル／アナログコンバータ２３が設けられている。アナログ信号は、次いで、送信されるべきアナログ信号を搬送波周波数に変調する変調器であるプロセッサ２４により処理される。プロセッサ２４により信号を処理する前に、信号は基本帯域周波数にある。それにより得られた信号は、次いで、増幅器２６により増幅され、そしてバトラーマトリクス回路８の各入力１０ａ−ｈへ送られる。プロセッサ２４及び増幅器２６は、デジタル信号プロセッサ２１の各出力２２ａ−ｈに対して設けられている。
デジタル信号プロセッサ２１の一部分を形成し、そしてＢＴＳ４により所与の移動ステーションへ送信されるべきデータバーストに対しビーム方向（１つ又は複数）を選択するように構成されたビーム選択構成体１０１の回路図である図４について説明する。このビーム選択構成体１０１は、ビーム前選択ブロック１００を備えている。このビーム前選択ブロック１００は、所与の移動ステーションから受信した各データバーストに対し、その所与のデータバーストが受け取られた各方向を決定する。又、ビーム前選択ブロック１００は、異なる方向の各々において受信されたデータバーストの強度も決定する。ビーム前選択ブロック１００は、所与のデータバーストが受け取られた方向の代表として限定された数のビーム方向のみを選択するように構成される。例えば、ビーム前選択ブロック１００は、各データバーストごとに単一のビーム方向を選択する。この単一のビーム方向は、最も強い信号が受信された方向に対応してもよいし、又はデータバーストが最小の遅延で受信された方向に対応してもよい。もちろん、所与のデータバーストが受信された方向の代表として２つ以上のビーム方向が選択されてもよい。ビーム選択を行うために適当な基準を使用することができる。本発明のある実施形態では、例えば、無線環境の変化又は移動ステーションとベーストランシーバステーションとの間の距離の変化を考慮するように、ビーム選択基準を変更することができる。
ビーム前選択ブロック１００により決定されたビーム方向（１つ又は複数）は、出力１０３を経てメモリ１０２へ出力される。更に、各ビーム方向に受信されたデータバーストの強度に関する情報も、メモリ１０２へ出力されてもよい。メモリ１０２は、所望のＭＳからＢＴＳにより受信されたｎ個の先行バーストに対してこの情報を記憶するように構成される。メモリ１０２は、ＦＩＦＯレジスタの形態でよい。従って、所望のＭＳから受信された次のデータバーストに対しビーム方向及び信号強度情報が決定されたときには、その情報がメモリ１０２に記憶されそしてｎ＋１個の以前のデータバーストに関する情報がメモリから除去される。換言すれば、レジスタ内の最も古い情報がシフトされて出され、最も新しい情報のための場所が作られる。メモリ１０２に記憶された情報を例示する図８ａを参照する。各ビームごとに、所与のデータバーストとして１又は０が記憶される。１は、ビーム前選択ブロック１００が所与のデータバーストにおいてそのビームを選択したことを指示する。図８ａに示す例では、３つのビームが所与のデータバーストに対しビーム前選択ブロック１００により選択される。例えば、ｉ番目のデータバーストに対し、第３、第４及び第５ビームが選択されるが、第１、第２、第６、第７及び第８ビームは選択されない。
メモリ１０２は、複数の出力１０４を有し、これらは、空間−時間重み付けパターンブロック１０６に接続される。本発明の１つの実施形態では、出力１０４が与えられる。アンテナ素子の各１つについてメモリ１０２に記憶された情報に対して１つの出力１０４が与えられる。空間−時間重み付けパターンブロック１０６は、所与のＭＳから受信したＫ個の先行データバーストに関して記憶された情報に重み付けパターンを適用する。
ブロック１０６に記憶された重み付けパターンを例示する図８ｂを参照する。この図から明らかなように、重み付けパターンは、各ビームごとに１つづつの８個の個別のパターンであると考えられる。更に、明らかなように、異なるビーム方向に対して重み付けパターンが異なる。例えば、第１ビームに対する重み付けパターンは、（０、０、０、０）であり、そして第２ビームについては、（１、１、１、１）である。この例では、重み付けパターンは、４つの先行するデータバーストのみに適用される。従って、Ｋ＝４である。この例では、重み付けパターン適用定数が、各ビームごとに４つの既に受信されたデータバーストの各々を重み付けするが、各ビームごとに重み付けパターンが相違する。
重み付けパターンの４つの例を示す図５を参照する。しかしながら、これら４つのパターンは、一例に過ぎないことを理解されたい。特に、任意の適当な重み付けパターン又はアルゴリズムを使用することができる。
図５ａは、既に受信されたデータバーストに対する全部でＫ個の以前のビーム選択が、ＢＴＳ４により所望のＭＳへ次のデータバーストを送信すべきビーム方向（１つ又は複数）を決定する上で、等しい重要度であるような第１の重み付けパターンを示している。図５ｂは、既に受信されたデータバーストが現在受信されるデータバーストに時間的に接近しているほど、所望のＭＳへの次のデータバーストの送信に対して選択されるビーム方向に及ぼすその影響が大きいような第２の重み付けパターンを示す。換言すれば、Ｋ番目の以前のバーストに対してなされたビーム選択は、ＢＴＳにより所望のＭＳへ次のバーストが送信される方向の判断に対して、最も最近受信されたデータバーストに比して、小さな影響しか及ぼさない。図５ｂに示す重み付けパターンは、直線的増加パターンである。
図５ｃに示す重み付けパターンは、ＢＴＳによりなされたＫ番目の以前のビーム選択に関する情報が、ＢＴＳにより所望のＭＳへ次のバーストを送信すべき方向の判断に対して、小さな影響しか及ぼさないという点で図５ｂに示すパターンと同様である。従って、図５ｃに示す指数関数的に増加する重み付けパターンは、最も最近受信したデータバーストに対してのみビーム前選択ブロック１００により決定された情報を考慮するものである。
図５ｄは、ＢＴＳにより所望のＭＳへデータバーストを送信すべきビーム方向（１つ又は複数）に関する選択が、ＢＴＳにより所望のＭＳから最も最近受信されたデータバーストのみに基づくような制限状態を示す。これは、無線環境が急速に変化するときに、以前のビーム選択が現在ビーム選択にほとんど影響を及ぼさないように選択される。
空間−時間重み付けパターンブロック１０６は、重み付けパターンバンクブロック１０８から入力を受け取る。このブロックは、例えば、図５に示す４つのパターンを記憶する。又、重み付けパターンバンクブロックは、他の適当な重み付けパターン又は重み付けパターンアルゴリズムを記憶することもできる。後者の場合に、重み付けパターンが特定の関数に従う必要はない。記憶された重み付けパターンに取って代わるように１つ以上の重み付けパターンアルゴリズムを設けることができる。いかなる適当な数の重み付けパターンを記憶することもできる。例えば、本発明の１つの実施形態では、重み付けパターンを定義する単一の重み付けパターン又はアルゴリズムが記憶される。
又、重み付けパターンバンクブロック１０８は、現在無線環境に対して最も適当な重み付けパターンを選択し、そしてその重み付けパターンを空間−時間重み付けパターンブロック１０６へ出力する。無線環境が静的であるか又はゆっくりと変化するときには、図５ａに示すパターンが選択される。従って、Ｋ個の以前の全バーストは、ＢＴＳにより次のデータバーストを送信すべき方向を決定する上で、全部が同じ重要度となる。それ故、例えば、多量の干渉を伴うデータバーストの影響は、Ｋ個の先行するデータバーストの考えられる作用の平均化により相当に減少される。
急速に変化する無線環境においては、図５ｂ又は５ｃに示すパターンを使用することができる。急速に変化する無線環境は、移動ステーションが都市環境を通して迅速に移動するときに生じる。このような環境においては、より最近受信したデータバーストほど、それ以前に受信したデータバーストよりも関連性が高くされる。従って、より最近受信したデータバーストに関する情報は、ＢＴＳ４により次のデータバーストを送信すべき方向に対してより大きな影響を及ぼさねばならない。
どの重み付けパターンが最も適当かを決定するために、無線環境に関する情報が重み付けパターンバンクブロック１０８に入力される。本発明の１つの実施形態では、無線環境に関する情報を独立して決定することができる。しかしながら、本発明の好ましい実施形態では、受信したデータバーストを使用して、無線環境に関する情報が与えられる。例えば、重み付けパターンバンクブロック１０８は、Ｌ個の先行バーストが所望のＭＳからＢＴＳにより受信される方向（１つ又は複数）を考慮する。Ｌは、Ｋと同じであっても異なってもよい。連続データバーストが受信される方向（１つ又は複数）がほとんど変化しない場合には、無線環境が静的であるか又はゆっくりと変化するだけであると仮定することができる。従って、図５ａに示す重み付けパターンを選択することができる。これに対して、先行するＬ個のデータバーストが比較的多数の異なる方向から受信されると決定されたときには、移動ステーションが迅速に変化する無線環境にあると仮定することができ、図５ｂ又はｃに示すパターンを選択することができる。或いは又、無線環境に関する情報を予め記憶することもできる。１つの更に別の形態においては、メモリ１０２に記憶された統計学的情報を使用して無線環境の形式を決定することもできる。
空間−時間重み付けパターンブロック１０６は、所望のＭＳからＢＴＳにより受信されたＫ個の先行データバーストに対しビーム前選択ブロック１０１により与えられる情報に選択された重み付けパターンを適用する。空間−時間重み付けパターンブロック１０６は、８個の考えられるビーム方向の各々に対し、次の式を用いてビームスコアを計算する。
ｓ(ｉ,ｋ)＝ＷST(ｉ,ｋ)TｂST(ｉ,ｋ)          ｋ＝１、２…８
ｓ(ｉ,ｋ)は、ＢＴＳ４から所望の移動ステーションへｉ番目（又はその次）のバーストを送信するために選択されるビーム方向（１つ又は複数）を決定するときにｋ番目のビームが得るスコアを表わす。
ＷST(ｉ,ｋ)は、ｉ番目のバーストにおけるｋ番目のビームに対しＫ個の空間−時間実数重みを含むＫ×１ベクトルである。これは、Ｋ個の先行バーストに対する受信ビーム選択情報に適用される重み付けパターンを考慮するものである。
ｂST(ｉ,ｋ)は、Ｋ番目のビームの以前のＫ個の選択に関する統計学的情報を含むＫ×１の２進ベクトルである。ｒ＝１−(Ｋ−１)とすれば、ｂST(ｉ,ｒ)＝１の場合には、ｋ番目のビームがｒ番目のバースト中にビーム前選択ブロック１００により選択されたことを意味する。ｂST(ｉ,ｒ)＝０の場合には、ｋ番目のビームがｒ番目のバースト中に選択されなかったことを意味する。従って、スコアｓ(ｉ,ｋ)は、移動ステーションから受信したＫ個の以前のデータバーストに対しビーム前選択ブロックによりｋ番目のビームが選択されなかった場合に０となる。
選択された重み付けパターンを使用し、８個のビームの各々に対し空間−時間重み付けパターンブロック１０６により計算されたスコアベクトルを示す図８ｃを参照する。例えば、図８ｂに示す重み付けパターンを用いた第３ビームに対するベクトルスコアは、次のようになる。
0004121560.tif 000002
空間−時間重み付けパターンは、８個の出力１１０を有し、これらは最終ビーム選択ブロック１１２へ入力される。出力１１０の各々は、８個の考えられるビーム方向の１つに対応する。本発明の１つの好ましい実施形態では、空間−時間重み付けパターンブロック１０６により計算されたスコアベクトルが８個の出力１１０を経て最終ビーム選択ブロック１１２へ入力される。最終ビーム選択ブロック１１２は、次いで、ＢＴＳから所与のＭＳへ次のデータバーストを送信するのに使用されるビーム方向を選択する。１つのビーム方向のみが使用される場合には、８個の考えられる計算されたスコアのうちの最も高いスコアをもつビーム方向が送信ビーム方向として選択される。図８ｃに示す例では、１つのビームしか選択されない場合に、最も高いスコアをもつ第３ビームが選択される。３つのビームを選択すべき場合には、第３、第４及び第５ビームが選択される。しかしながら、いかなる適当な数のビーム方向も選択できることが明らかであろう。しかし、選択されるビーム方向の数は、一般に、選択できる考えられるビーム方向の数より相当に少ない。
本発明の１つの変形において、選択されるべきビームの数を変更することができる。例えば、スコアが６以上のビームのみが選択されるようにスレッシュホールドを設定することができる。これは、移動ステーションがベーストランシーバステーションに比較的接近しているときには、より多くのビームが選択され、そして移動ステーションがベーストランシーバステーションから比較的離れているときには、より少ないビームが選択されるという効果を有する。移動ステーションがＢＴＳから比較的離れて位置し、それが臨界距離より大きいときには、比較的少数のビーム方向が選択されて各ビームが比較的高いエネルギーを有するのが好ましい。しかしながら、ＢＴＳと移動ステーションとの間の距離が臨界距離より短いときには、比較的多数のビーム方向が選択され、各ビームが比較的低いエネルギーを有するのが好ましい。この臨界距離は、各個々のセルの環境に依存し、約０．５ないし１ｋｍである。重み付けパターン又は重み付けアルゴリズムは、選択されるビームの数が可変であり、そして移動ステーションがＢＴＳに比較的接近しているときにより多くのビームが選択されるというものである。
ＭＳとＢＴＳとの間の距離が臨界距離より大きいかどうかを決定するために、適当な方法を使用することができる。１つの実施形態では、考えられる各々の方向に対して得られるチャンネルインパルス応答が比較される。受け取ったエネルギーのほとんどが３つ以下のビーム方向に分布される場合には、ＢＴＳとＭＳとの間の距離が臨界距離より大きいと仮定される。或いは又、受け取ったエネルギーのほとんどが４つ以上のビーム方向から受け取られたものである場合には、ＭＳとＢＴＳとの間の距離が臨界距離より短いと仮定される。
又、比較ブロックがタイミング進み情報を用いて、ＭＳとＢＴＳとの間の距離が臨界距離より大きいか小さいかを決定することもできる。この方法は、前記したものよりも正確な結果をもたらすので、本発明のある実施形態では好ましいものである。
移動ステーションとＢＴＳとの間の距離に関して決定がなされると、この情報を用いて、適当な重み付けパターン又はアルゴリズムを選択することができる。例えば、ＢＴＳと移動ステーションは比較的接近しているときには、図５ｃ又はｄに示す重み付けパターンを選択できる。
本発明の別の変形として、単一の重み付けパターンを重み付けパターンバンクに記憶しそして全ての状態に対して固定のパターンを使用することもできる。
いかなる適当な重み付けパターンも使用でき、図５ａ−ｄに示す重み付けパターンだけではないことを強調しておく。図示された重み付けパターンは、適当な重みを計算する適当なアルゴリズムと置き換えることができる。このようなアルゴリズムは、無線環境や、移動ステーションとベーストランシーバステーションとの間の距離のような種々のファクタを考慮に入れて、適当な重みを計算することができる。重み付けパターンは、異なるビーム方向に対して異なってもよいし、全てのビーム方向に対して同じであってもよい。
本発明の別の変形においては、ビーム前選択ブロック１００及びメモリブロック１０２によりビーム方向及び信号強度情報が決定及び記憶されるだけでなく、重み付けパターンが重み付けパターンブロックによりビーム強度情報に適用されて、各ビーム方向に送信されるべきデータバーストの強度が決定される。次いで、Ｋ個の先行するデータバーストで受け取られたデータバーストの強度に基づき、選択されたビーム方向（１つ又は複数）に送信されるべきデータバーストの電力が決定される。この決定される強度は、２つ以上のビーム方向が選択されたときには、異なるビーム方向に対して異なってもよい。
空間−時間重み付けパターンブロックにより適用される重み付けパターンは、バーストごとに変化してもよいことが明らかであろう。
デジタル信号プロセッサ２１を詳細に示す図６を参照する。図６に示す種々のブロックは、本発明による実際のデジタル信号プロセッサ２１の個々の要素には必ずしも対応しないことを理解されたい。特に、図６に示す種々のブロックは、デジタル信号プロセッサ２１により実行される種々の機能に対応する。本発明の１つの実施形態では、デジタル信号プロセッサ２１は、集積回路で少なくとも部分的に実施され、そして多数の機能を同じ要素で実行することができる。
デジタル信号プロセッサ２１により各入力１９ａ−ｈに受け取られた各信号は、各チャンネルインパルス応答（ＣＩＲ）推定ブロック３０へ送られる。このＣＩＲ推定ブロック３０は、推定されたチャンネルインパルス応答を記憶するメモリ容量を含む。又、ＣＩＲ推定ブロックは、受信信号を一時的に記憶するメモリ容量も含む。チャンネルインパルス応答推定ブロック３０は、各入力１９ａ−ｈのチャンネルのチャンネルインパルス応答を推定するように構成される。既に述べたように、選択された周波数帯域で送信される所与のデータバースト、割り当てられたタイムスロット、及び信号が受け取られるビーム方向に対し、関連チャンネルを定義することができる。信号が受け取られるビーム方向は、バトラーマトリクス回路８によって確認され、デジタル信号プロセッサの入力１９ａに受け取られる信号が、主として、ビームｂ1の方向から受け取られた信号を表わし、等々とされる。所与の入力に受け取られる信号は、例えば、その隣接入力に受け取られる信号のサイドローブも含むことが明らかである。
移動ステーションＭＳからＢＴＳ４へ送信される各データバーストは、トレーニングシーケンスＴＳを含む。しかしながら、ＢＴＳ４により受け取られるトレーニングシーケンスＴＳRXは、ノイズの影響を受けると共に、マルチパス作用の影響も受け、トレーニングシーケンスの隣接ビット間に干渉を招く。このような干渉は、記号間干渉として知られている。又、トレーニングシーケンスＴＳRXは、他の移動ステーション、例えば、同じ周波数を使用する他のセル又はセルセクターに位置する移動ステーションからの干渉の影響も受け、これは同一チャンネル干渉を生じさせる。明らかなように、ＭＳからの所与の信号は、２つ以上の経路をたどってＢＴＳに到達し、所与の信号の２つ以上のバージョンが所与の方向からアンテナアレー６により検出される。入力１９ａから受け取ったトレーニングシーケンスＴＳRXは、ＣＩＲ推定ブロック３０により、データ記憶装置３２に記憶された基準トレーニングシーケンスＴＳREFとクロス相関される。この基準トレーニングシーケンスＴＳREFは、移動ステーションにより最初に送信されたトレーニングシーケンスと同じである。実際に、受け取ったトレーニングシーケンスＴＳRXは、搬送波周波数に変調された信号であり、一方、基準トレーニングシーケンスＴＳREFは、データ記憶装置３２にビットシーケンスとして記憶される。従って、クロス相関が行なわれる前に、記憶された基準トレーニングシーケンスも同様に変調される。換言すれば、ＢＴＳ４により受け取られた歪んだトレーニングシーケンスは、トレーニングシーケンスの歪のないバージョンと相関される。本発明の別の実施形態では、受け取られたトレーニングシーケンスは、基準トレーニングシーケンスと相関される前に復調される。この場合に、基準トレーニングシーケンスも、受け取ったトレーニングシーケンスと同じ形態をもつ。換言すれば、基準トレーニングシーケンスは、変調されない。
基準トレーニングシーケンスＴＳREF及び受け取ったトレーニングシーケンスＴＳRXの各々は、長さがＬであり（Ｌ個のデータビットに対応する）、例えば、２６ビットである。受け取ったトレーニングシーケンスＴＳRXの、割り当てられたタイムスロットにおける厳密な位置は、不確実でよい。というのは、ＢＴＳ４から移動ステーションＭＳまでの距離が、ＭＳにより送信されるデータバーストの、割り当てられたタイムスロット内の位置に影響を及ぼすからである。例えば、移動ステーションＭＳがＢＴＳ４から比較的遠くにある場合には、トレーニングシーケンスは、割り当てられたタイムスロットにおいて、移動ステーションＭＳがＢＴＳ４に接近している状態に比して、後に生じる。
割り当てられたタイムスロットにおける受け取ったトレーニングシーケンスＴＳRXの位置の不確実性を考慮するために、受け取ったトレーニングシーケンスＴＳRXは、基準トレーニングシーケンスＴＳREFとｎ回相関される。通常、ｎは、例えば、７又は９である。ｎは奇数であるのが好ましい。ｎ回の相関は、通常、得られる最大相関の各側である。基準トレーニングシーケンスＴＳREFに対する受け取ったトレーニングシーケンスＴＳRXの相対的な位置は、各次々の相関の間で１つの位置だけシフトされる。各位置は、トレーニングシーケンスにおける１つのビットに等価であり、１つの遅延セグメントを表わす。受け取ったトレーニングシーケンスＴＳRXと基準トレーニングシーケンスＴＳREFとの各単一の相関は、その相関に対するチャンネルインパルス応答を表わすタップを生じさせる。ｎ回の別々の相関は、ｎ個の値を有するタップシーケンスを生じさせる。
８個の空間方向に対応する８つの考えられるチャンネルの４つに対するチャンネルインパルス応答を示す図７について説明する。換言すれば、図７は、移動ステーションからの８つのビーム方向の４つにおいて受け取られる所与のデータバーストに対応する４つのチャンネルのチャンネルインパルス応答を示し、上記データバーストは所与の周波数帯域及び所与のタイムスロットにある。各グラフのｘ軸は、時間遅延の尺度であり、一方、ｙ軸は、相対的電力の尺度である。グラフに示された各線（即ちタップ）は、所与の相関遅延に対応して受け取られたマルチパス信号を表わす。各グラフは、ｎ本の線即ちタップを有し、１つのタップが各相関に対応している。
推定されたチャンネルインパルス応答から、割り当てられたタイムスロット内におけるトレーニングシーケンスの位置を決定することができる。受け取ったトレーニングシーケンスＴＳRXと基準トレーニングシーケンスＴＳREFとの間に最良の相関が達成されたときに最大タップ値が得られる。
又、ＣＩＲ推定ブロック３０は、最大エネルギーを与える５つ（又は他の適当な数）の連続タップを各チャンネルごとに決定する。所与のチャンネルに対する最大エネルギーは、次のように計算される。
0004121560.tif 000003
但し、ｈは、受け取ったトレーニングシーケンスＴＳRXと基準トレーニングシーケンスＴＳREFとのクロス相関から生じるタップ振幅を表わす。ＣＩＲ推定ブロック３０は、スライドウインドウ技術を使用することにより所与のチャンネルに対する最大エネルギーを推定する。換言すれば、ＣＩＲ推定ブロック３０は、５つの隣接値の各々を考慮し、そしてこれらの５つの値からエネルギーを計算する。最大エネルギーを与える５つの隣接値は、そのチャンネルのインパルス応答を表わすものとして選択される。
このエネルギーは、所与の方向からＢＴＳ４により受け取られた所与のＭＳからの所望信号の強度の尺度であると考えることができる。このプロセスは、同じデータバーストを受信することのできる８つの異なる方向を表わす８つのチャンネルの各々に対して実行される。最大エネルギーで受信された信号は、その信号に最小の減衰しか与えない経路をたどったものである。
各チャンネルについてＣＩＲ推定ブロック３０により計算された最大エネルギーを、チャンネルインパルス応答を表わすものとしてＣＩＲ推定ブロックにより選択された５つの隣接値として記憶する分析ブロック３４が設けられる。又、この分析ブロック３４は、ＣＩＲブロック３０により決定されたチャンネルインパルス応答を分析して、最小遅延を確認する。この遅延は、割り当てられたタイムスロットにおける受け取ったトレーニングシーケンスＴＳRXの位置の尺度であり、ひいては、移動ステーションとＢＴＳ４との間で信号が進行する距離の相対的な尺度である。最小遅延のチャンネルは、最短距離を進行した信号を有する。この最短距離は、あるケースにおいては、移動ステーションＭＳとＢＴＳ４との間の視線経路を表す。
分析ブロック３４は、最大エネルギーを与える５つの値を定めるウインドウの開始位置を決定するように構成される。次いで、基準点とウインドウの開始との間の時間に基づいて時間遅延が決定される。この基準点は、各岐路における全ての受け取られたトレーニングシーケンスが相関され始める共通の時間であり、この時間は、全ての岐路の最も早いウインドウエッジ又は同様の共通点に対応する。異なるチャンネルの種々の遅延を正確に比較するために、共通のタイミングスケールが採用され、これは、ＢＴＳ４により与えられる同期信号に基づいてＴＤＭＡ動作モードを制御する。換言すれば、割り当てられたタイムスロットにおける受け取ったトレーニングシーケンスＴＳRXの位置は、時間遅延の尺度である。既知のＧＳＭシステムでは、所与のチャンネルに対する遅延が計算されて、タイミング進み情報が与えられる。タイミング進み情報は、移動ステーションによりＢＴＳへ送信される信号がその割り当てられたタイムスロット内に入るよう確保するために使用される。タイミング進み情報は、計算された相対的遅延及び現在タイミング進み情報に基づいて決定することができる。移動ステーションＭＳがベースステーションから遠く離れている場合には、ＭＳは、ＢＴＳにより、移動ステーションＭＳがＢＴＳに接近している場合よりも早期にデータバーストを送信するよう命令される。
分析ブロック３４の各々によって行なわれた分析の結果は、図４について既に述べたビーム選択ブロック１０１に入力される。
ビーム選択ブロック１０１のビーム前選択ブロック１００は、推定されたチャンネルインパルス応答を使用して、ビーム前選択を実行する。多数の異なる方法でこれを行うことができる。例えば、ビーム前選択ブロック１００が所与のバーストに対して単一のビーム方向を決定する場合には、ビーム前選択ブロック１００は、所与の周波数帯域、所与のタイムスロットにおいて所与のデータバーストに対しどのチャンネル、ひいては、どのビーム方向が所望の最大エネルギーを有するかを確認する。これは、所与のデータバーストの最も強いバージョンが受け取られるビーム方向を確認できることを意味する。この方向は、選択されたビーム方向として使用することができる。或いは又、ビーム前選択ブロック１００は、どのチャンネルの遅延が最小であるかを確認することもできる。換言すれば、最短の経路をたどったデータバーストを有するチャンネル、ひいては、ビーム方向を確認することができ、そしてこれを所与のデータバーストに対する選択されたビーム方向として使用することができる。
本発明の実施形態では、所与のデータバーストに対してビーム前選択ブロック１００により２つ以上のビーム方向を選択できることを理解されたい。例えば、所与のデータ信号の最強のバージョンが受け取られる２つの方向を所与のビーム方向として選択することができる。同様に、最小の遅延を伴う信号を与える２つのビーム方向がビーム方向として選択されてもよい。もちろん、ビーム前選択ブロック１００が、最強の信号が受信される方向及び最小遅延を伴う方向を確認し、そしてこれら２つの方向を選択された方向として選択することもできる。
又、ビーム前選択ブロック１００は、所与の選択されたビーム方向に対し、各分析ブロック３４により計算された関連エネルギーを受け取ることもできる。
ビーム選択ブロック１００は、ＢＴＳ４からＭＳへ信号を送信するのにどのビーム方向を使用すべきかを指示すると共にこれらビーム方向の各々に使用すべき適当な電力レベルも指示する出力を発生ブロック３８に供給する。
発生ブロック３８は、デジタル信号プロセッサ２１から出力されるべき信号を発生する役割を果たす。発生ブロック３８は、移動ステーションＭＳへ送信されるべきスピーチ及び／又は情報を表わす入力４０を有する。発生ブロック３８は、移動ステーションＭＳへ送信されるべきスピーチ又は情報をエンコードする役割を果たし、そして信号内にトレーニングシーケンス及び同期シーケンスを含ませる。又、ブロック３８は、変調信号を発生する役割も果たす。発生された信号及び決定されたビーム方向に基づき、発生ブロック３８は、デジタル信号プロセッサ２１の各出力２２ａ−ｈに信号を発生する。又、発生ブロック３８は、増幅器２４により与えられる増幅度を制御するのに使用される出力５０も発生し、主たる１つ以上のビーム方向に送信される信号が必要な電力レベルを有するよう確保する。
又、チャンネルインパルス応答ブロック３０の出力は、移動ステーションＭＳから受信した信号をイコライズ及びマッチングするのにも使用される。特に、マルチパス伝播により生じる記号間干渉の作用は、整合フィルタ（ＭＦ）及びイコライザブロック４２により受信信号から除去又は軽減することができる。整合フィルタ（ＭＦ）及びイコライザブロック４２は、ＭＳからの受信信号を受け取る入力（図示せず）を有する。各ブロック４２の出力は、回復ブロック４４により受け取られ、これは、ＭＳにより送られたスピーチ及び／又は情報を回復する役割を果たす。回復ブロックにより行なわれる段階は、信号を復調及びデコードすることを含む。復調されたスピーチ又は情報は、出力４８に出力される。
上記実施形態は、ＧＳＭセルラー通信ネットワークにおいて実施されたが、本発明は、他のデジタルセルラー通信ネットワーク及びアナログセルラーネットワークにも使用できることが明らかである。上記実施形態は、８個の素子を有するフェーズドアレーを使用するものであった。もちろん、アレーは、いかなる数の素子を有するものでもよい。或いは又、フェーズドアレーは、所与の方向にビームを各々放射する個別の方向性アンテナと置き換えることもできる。バトラーマトリクス回路は、他の適当な位相シフト回路が必要とされる場合にはそれに置き換えることができる。バトラーマトリクス回路は、アナログビーム形成装置である。もちろん、デジタルビーム形成装置ＤＢＦや、他の適当な形式のアナログビーム形成装置を使用することもできる。アレーは、たとえ８個の素子しか設けられなくても、これら素子に供給される信号に基づき、８本以上のビームを発生するように制御することもできる。
又、複数のフェーズドアレーを設けることもできる。フェーズドアレーは、異なる数のビームを発生してもよい。広角度の分散が必要なときには、少数の素子を有するアレーが使用され、そして比較的細いビームが必要なときには、多数の素子を有するアレーが使用される。
明らかなように、上記実施形態は、バトラーマトリクス回路から８つの出力を与えるものとして説明した。実際には、多数の異なるチャンネルがバトラーマトリクスの各出力に同時に出力されることを理解されたい。これらのチャンネルは、異なる周波数帯域である。異なるタイムスロットのチャンネルも各出力に与えられる。個々の増幅器、プロセッサ、アナログ／デジタルコンバータ、及びデジタル／アナログコンバータが図示されたが、これらは、実際には、複数の入力及び出力を有する単一の素子で各々形成されてもよい。
本発明の実施形態は、セルラー通信ネットワーク以外のものにも適用できることが明らかである。例えば、本発明の実施形態は、方向性無線通信を必要とするいかなる環境にも使用することができる。例えば、この技術は、ＰＭＲ（プライベート無線ネットワーク）等に使用することができる。
【図１】
0004121560.tif 000004
【図３】
0004121560.tif 000005
【図２】
0004121560.tif 000006
【図４】
0004121560.tif 000007
【図５ａ】
0004121560.tif 000008
【図５ｂ】
0004121560.tif 000009
【図５ｃ】
0004121560.tif 000010
【図５ｄ】
0004121560.tif 000011
【図６】
0004121560.tif 000012
【図７】
0004121560.tif 000013
【図８】
0004121560.tif 000014