(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナアレイであって、
少なくとも２対のアンテナを含む少なくとも１つのアンテナグループであって、各対が直交偏波アンテナを有し、１つの対からの少なくとも１つのアンテナは別の対からの少なくとも１つのアンテナと同様に偏波されている、少なくとも１つのアンテナグループ、及び
該少なくとも１つのグループに結合されたスイッチ回路であって、該アンテナアレイで送信されるべき及び／若しくは受信されている信号の特性又は外部制御信号に基づいて該グループの所定のアンテナを選択しアクティベートすることによって該アンテナアレイを動的に再構成するためのスイッチ回路において、どのアンテナが該スイッチ回路によって選択されアクティベートされているかに基づいて、該アンテナアレイがビームフォーム／ステアリングモード、ＭＩＭＯ・ＢＬＡＳＴモード及び／又はダイバシティモードにおいて異なる信号上で独立して動作することができ、該モードの１つに対して選択されアクティベートされたアンテナのうちのいくつかが、該モードの少なくとも他の１つに対して選択されアクティベートされる、スイッチ回路
からなるアンテナアレイ。
【請求項２】
前記少なくとも２つのアンテナ対はλ／２の距離間隔をおかれ、λはｃ／ｆであり、ｃは真空中の光の速度を表す数学的定数であり、ｆは少なくとも２つのアンテナ対が動作している周波数を表すことを特徴とする請求項１記載のアンテナアレイ。
【請求項３】
第１のグループ中のいずれのアンテナも、別のグループのどのアンテナからも１０λの距離に配置されており、λはｃ／ｆであり、ｃは真空中の光の速度を表す定数であり、ｆは前記グループ中のアンテナ対が動作している周波数を表すことを特徴とする請求項１記載のアンテナアレイ。
【請求項４】
前記回路は、前記アンテナアレイがビームフォーミング／ステアリングモードにおいて動作することを可能にするように、前記少なくとも１つのグループ中の少なくとも２つの同様に偏波されたアンテナを選択しかつアクティブ化することを特徴とする請求項１記載のアンテナアレイ。
【請求項５】
前記ビームフォーミング／ステアリングモードは、ステアードＳＴＳモードであることを特徴とする請求項４記載のアンテナアレイ。
【請求項６】
前記回路は、前記アンテナアレイがＭＩＭＯモードにおいて動作することが可能になるように、前記少なくとも１つのグループ中の少なくとも２つの直交偏波アンテナを選択しかつアクティブ化することを特徴とする請求項１記載のアンテナアレイ。
【請求項７】
前記回路は、前記アンテナアレイがダイバシティモードにおいて動作することが可能になるように、前記少なくとも１つのグループ中の少なくとも２つの直交偏波アンテナを選択しかつアクティブ化することを特徴とする請求項１記載のアンテナアレイ。
【請求項８】
前記少なくとも１つのグループ中のアンテナは、１つの周波数または同じ周波数範囲中で動作することを特徴とする請求項１記載のアンテナアレイ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マルチ入力マルチ出力（ＭＩＭＯ）モード、ビームフォーミング／ステアリング（forming/steering）モードまたはダイバシティモードのいずれかにおいて動作することができるマルチアンテナシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
多くの通信システム、特にワイヤレス通信システムは、通信信号を伝える（即ち、送受信する）ためにアンテナを使用する。多くの場合において、複数のアンテナが、信号を伝えるために使用される。一般に１つのアンテナアレイと呼ばれる複数のアンテナは、しばしば、伝えられる情報の量（例えば、情報転送レートまたはスループット）を増大させるため、またはアンテナアレイにより送信される（または受信される）信号の品質を改善するために使用される。送信される（または受信される）信号の品質を改善するために、アンテナアレイと共に使用される１つの技法は、空間ダイバシティ（spatial diversity）と呼ばれる。
【０００３】
空間ダイバシティは、通信信号を送信（または受信）するために、アンテナアレイから１つの特定のアンテナまたは１つのアンテナグループを選択することである。空間的ダイバース（spatially diverse）構造で送信される信号は、その最終的あて先へ異なるパスを取る信号を有することになる。送信ダイバシティスキームの一例は、ＩＳ−２０００ワイヤレス通信ネットワークのための標準の一部として使用されるスペースタイムスプレッディング（ＳＴＳ）である。
【０００４】
送信される空間的ダイバース信号の品質をさらに改善するために、送信されるダイバース信号は、ビームフォーミング／ステアリングデバイスにより処理されることもでき、ＳＴＳとビームフォーミング／ステアリングの組合せは、ステアード（Steered）ＳＴＳと呼ばれる。ビームフォーミング／ステアリングまたはステアードＳＴＳにおいて、アンテナは、空間における特定の方向にフォーカスされたビームを形成するために、各アンテナにより送信される信号の相対的位相を制御するデバイスに結合されている。ビームは、特定のユーザに対する利得（送信または受信）を制御することができ、または信号の方向に基づいて利得を制御できる。
【０００５】
また、利得は、信号強度のみまたは信号強度およびインターフェアレンス強度の両方に関連づけられることができ、これにより、キャリア対インターフェアレンス比（Ｃ／Ｉ）を最大化することができる。ステアードＳＴＳ技法は、多くのワイアレス通信ネットワークにおいて使用され得る。ＳＴＴＤ（Space Time Transmit Diversity）と呼ばれる同様のスキームが、ＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunications System）ネットワークに対して定義されている。ステアードＳＴＳアプローチは、ＳＴＳまたはＳＴＴＤのようないかなるダイバシティスキームと共に使用され得る。
【０００６】
アンテナアレイと共に使用される別の技法は、ＭＩＭＯ（multiple input multiple output）と呼ばれる。１つのアンテナグループが単一の信号を送信（または受信）するために使用される空間ダイバシティ技法と異なり、ＭＩＭＯ技法は、複数の別個の信号を同時に送信および／または受信するために、信号処理デバイス（送受信回路を含む）に結合されたアンテナアレイを使用する。ＭＩＭＯシステムの１つの特定の例は、Murray Hill, New Jersey に本社があるLucent Technologies により考案されたＢＬＡＳＴ（Bell Labs LAyered Space Time）スキームである。
【０００７】
ＢＬＡＳＴにおいて、各送信アンテナは、別個の信号を送信または受信のいずれかをするために使用される。各信号が送信される前に符号化される様々な符号化ＢＬＡＳＴスキーム（例えば、Ｄ−ＢＬＡＳＴ（diagonal BLAST）、Ｖ−ＢＬＡＳＴ（vertical BLAST））が存在する。コーディングを使用するＢＬＡＳＴデバイスにおいて、しばしば、同じコードが別個の信号の各々に対して使用され、これは、コードリユース（code reuse）と呼ばれる。
【０００８】
アンテナアレイは、典型的には、１つのアンテナにより送信される通信信号が受信号に向かって直線的に伝播しないマルチパス環境において動作するように意図されている。むしろ、マルチパス環境にいおいて、通信信号は、送信アンテナと受信アンテナとの間に配置された様々なオブジェクト（例えば、ビルディング、樹木）で散乱（scatter off）する。これにより、マルチパス環境は、送信アンテナから受信アンテナへ進む信号に対する多数の可能性のあるパスを生じる。
【０００９】
ＢＬＡＳＴ技法は、各々が独立の情報を運ぶ複数の独立のサブチャネルを実際に生成するために、複数の送信器および受信器を使用することによりマルチパス環境を利用する。複数の通信信号は、同じ帯域幅を同時に占有し、これにより、スペクトル効率は、独立サブチャネルの数と共に増大する。理論的には、マルチパス環境において生じる散乱がより多くなると、サポートされ得るサブチャネルが多くなる。したがって、ＢＬＡＳＴ技法を使用する通信システムのアンテナアレイは、通信ネットワークの情報スループットを増大させるように働く。
【００１０】
所定の状況および所定のタイプの通信信号に対して、他の技法よりもある技法を使用することが望ましい。例えば、送信される音声信号の品質およびキャパシティ（即ち、サポートされる音声ユーザの数）が決定的に重要である音声信号に対して、典型的には、ビームフォーミング／ステアリングを使用することが有利である。データ信号（即ち、テキスト、グラフィックス、インターネットデータ）が送信されている他の状況において、情報スループットの問題は、他の要因と比べてしばしば最重要であり、ＭＩＭＯ技法の使用をそのような状況において望ましいものとする。２つの技法（ビームフォーミング／ステアリングおよびＭＩＭＯ）のためのアンテナアレイの構成は、相反する空間的要求条件を有する。特に、ビームフォーミング／ステアリングを実行するアンテナアレイは、互いに近接して配置された複数のアンテナエレメントにより送信される信号の相関関係の面を利用する。
【００１１】
信号相関関係は、第１のアンテナの第１の信号のパラメータ（即ち、振幅および位相）の変化が、第１のアンテナの近傍にある第２のアンテナの第２の信号のパラメータの変化を追跡する現象である。一般に、アンテナ間の間隔が増大すると、アンテナにより送信（または受信）される信号間の相関は減少する。逆に、アンテナ間の間隔が減少すると、アンテナにより送信（または受信）される信号間の相関は増大する。
【００１２】
典型的なワイヤレス通信システムにおいて、比較的高相関の信号を得るために、（１／２）λ以下のオーダーであり、ここで、λは、１／ｆに等しく、アンテナが動作する周波数帯域中の最高周波数（ｆ）に対応する波長であり、ｃは、真空中の光の速度を表すよく知られた係数である。ステアードＳＴＳのようなビームフォーミング／ステアリングアプリケーションに対して使用されるアンテナにより送信（または受信）される信号間の比較的高い相関を有することが望ましい。他方において、ＢＬＡＳＴのようなＭＩＭＯアプリケーションまたはダイバシティアプリケーションに対して使用されるとき、アンテナ間に比較的低い相関を有することまたは相関がないことが望ましい。
【００１３】
通信システムは、ステアードＳＴＳの使用によりビームフォーミング／ステアリングを実行するように構成されたアンテナアレイを使用することができる。多くの状況において、これらの同じ通信システムは、ＢＬＡＳＴ能力またはダイバシティ能力を有する必要がある。それらの現在のアンテナ構成で、ＢＬＡＳＴ動作を実行するために、そのような通信システムは、互いにおよび現存するアンテナに対して適切に間隔を置かれた追加的なアンテナを使用しなければならない。追加のアンテナを使用することは、サービスプロバイダーにとってコスト増大となるだけでなく、その中に基地局装置およびアンテナを含む通信パワーが接地される多くのコミュニティに対する環境的および美的な問題が存在する。サービスプロバイダは、通信ネットワークおよびその関連装置を所有し、操作しかつ制御するエンティティである。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、必要とされるものは、ビームフォーミング／ステアリング、ＭＩＭＯおよびダイバシティ動作が追加のアンテナを使用することなしに、送信および／または受信されている信号について実行され得るアンテナアレイである。さらに必要とされるものは、ＭＩＭＯまたはビームフォーミング／ステアリンクまたはダイバシティ動作のいずれかを実行することができるアンテナアレイ構成、またはビームフォーミング／ステアリング、ＭＩＭＯ、ダイバシティ動作またはそのいずれかの組合せを同時に実行するアンテナアレイである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、各対が、ＭＩＭＯモード、ビームフォーミング／ステアリングモード、ダイバシティモードまたはこれらのいずれかの組合せのいずれかにおいて選択的に動作する各グループが少なくとも２対のアンテナを含む少なくとも２つのアンテナグループを含むアンテナアレイである。１つのグループ中のアンテナの各対は、直交偏波(orthogonally polarized)されており、１つの対中の各アンテナは、選択的にアクティベード可能である。そのグループ中の対のうちの少なくとも１つからの１つのアンテナは、そのグループ中の少なくとも１つの他の対からの１つのアンテナと同様に偏波（similarly polarized）されている。
【００１６】
第１のグループのアンテナは、異なるグループからのいずれか１つのアンテナにより送信（または受信）されている信号間に比較的低い相関があるようにまたは相関がないように、第２のグループのアンテナに対して配置される。これらのグループは、それらがＭＩＭＯモード、ビームフォーミング／ステアリングモード、ダイバシティまたはこれらのいずれかの組合せのいずれかにおいて動作するように構成される。アンテナアレイ中のグループは、１つのグループ中の所定の複数のアンテナが、選択されかつアクティブ化されるようにし、各グループが、前述したモードのうちのいずれか１つにおいて動作可能となるようにする回路に結合されている。
【００１７】
アンテナグループは、回路からの制御信号によりアクティブ化されるスイッチを介して回路に結合され、または送信されるべきおよび／または受信されている信号の所定の特性に基づいて所定のアンテナに信号を自動的に経路選択するように設計されている。これらのスイッチは、１つの信号から所定の特性を決定することができるように設計されており、スイッチが結合される対応するグループが、ＭＩＭＯ、ビームフォーミング／ステアリングまたはダイバシティモードのいずれかにおいて動作できるように適切なアンテナにその信号を経路選択する。
【００１８】
本発明の好ましい実施形態において、回路は、アンテナアレイにより送信されるべきまたは受信されている信号の特性を決定することができ、決定された特性に基づいて、グループを３つのモードのいずれか１つまたは３つのモードのいずれかの組合せにおいて動作させるために、１つのグループ中の所定のアンテナをアクティブ化する適切なスイッチをアクティブ化する制御信号を生成する。このやり方において、異なるグループは、回路により決定されるように、同じモードまたは異なるモードにおいて動作し得る。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明は、少なくとも２つのアンテナグループを含むアンテナアレイであり、各グループは、少なくとも２対のアンテナを含み、この２対のアンテナは、ＭＩＭＯモード、ビームフォーミング／ステナリングモード、ダイバシティモードまたはこれらのいずれかの組合せのいずれかにおいて選択的に動作する。１つのグループ中の各アンテナ対は、互いに直交的に偏波されており、１つの対中の各アンテナは、選択的にアクティブ化可能である。そのグループ中の対のうちの少なくとも１つからの１つのアンテナは、そのグループ中の少なくとも１つの他の対からの１つのアンテナと同様に偏波されている。
【００２０】
第１のグループのアンテナは、異なるグループからのアンテナのうちのいずれか１つにより送信（または受信）されるべき信号間に比較的低い相関があるようにまたは相関がないように、第２のグループのアンテナに対して配置されている。これらのグループは、いずれかのグループが、ＭＩＭＯ、ビームフォーミング／ステアリングまたはダイバシティモードのいずれかにおいて動作するように、またはこれら３つのモードのいずれかの組合わせにおいて動作するように構成されかつ互いに配置されている。
【００２１】
本発明のアンテナは、全てが同じ周波数において動作する必要はない。いずれか特定のアンテナが動作する特定の周波数は、アンテナの様々な電気的および機械的特性に依存する。したがって、本発明のアンテナアレイは、全てのアンテナが同じ周波数で動作するまたは所定の周波数範囲内にある複数の周波数において動作するアレイを含む。これにより、アンテナは、周波数ｆまたはｆが所定範囲内の最高周波数であり、ｃ／λに等しい周波数の所定範囲中にある他の周波数を有する信号を受信（または送信）することができるとき、周波数ｆにおいて動作しているとされる。ここで、λ（ｃ／ｆに等しい）は、アンテナにより送信されるべき（または受信されている）信号の対応する波長である。
【００２２】
本発明のアンテナアレイを構成する複数のグループからのアンテナは、１つのグループからの所定の同様にまたは直交的に偏波されたアンテナを、選択させおよびアクティブ化させるように動作される回路に結合されており、これによりアンテナアレイが、ビームフォーミング／ステアリング、ダイバシティまたはＭＩＭＯ動作または３個の動作全てのいかなる組合せを同時に実行することも可能にする。
【００２３】
図１において、本発明のアンテナアレイが示されている。説明を簡単にするために、図１は、各グループが２対のアンテナを含む２グループのアンテナを示す。本発明のアンテナアレイは、２対のアンテナグループおよび２グループのアンテナアレイに限定されないことが容易に理解されるであろう。また、説明の簡単のために、本発明のアンテナアレイは、送信アンテナとして説明される。本発明は、信号を受信するために使用されるアンテナにも適用される。送信および受信アンテナは、同じタイプの偏波または異なるタイプの偏波を使用することができる。本発明は、１つのアレイ内の複数のグループにおいて異なる偏波のいかなる組み合わせも使用するアンテナアレイ（受信および送信）を含む。
【００２４】
第１のグループ（１０１）は、第１の対のアンテナ（アンテナ１０２および１０４）および第２の対のアンテナ（アンテナ１０６および１０８）を含む。各アンテナは、複数のアンテナエレメントを有する。本発明は、各アンテナに含まれるアンテナエレメントのいかなる特定な数にも限定されない。これにより、例示目的のみのために、アンテナ１０２が、３個のアンテナエレメント、即ち、アンテナエレメント１０２ａ，１０２ｂおよび１０２ｃを有するものとして示されている。アンテナ１０４は、アンテナエレメント１０４ａ，１０４ｂおよび１０４ｃを有する。同様に、第１のグループの第２の対において、アンテナ１０６は、アンテナエレメント１０６ａ，１０６ｂおよび１０６ｃを有し、アンテナ１０８は、アンテナエレメント１０８ａ，１０８ｂおよび１０８ｃを有する。
【００２５】
各グループ中の各アンテナ対は、直交的に偏波されたアンテナを有する。これにより、グループ１０１に対して、アンテナ１０２の全てのアンテナエレメントは、水平的に偏波され、アンテナ１０４の全てのアンテナエレメントは、垂直的に偏波されている。同様に、アンテナ１０６のアンテナエレメントは水平的な偏波を有し、アンテナ１０８のアンテナエレメントは垂直的に偏波されている。直交的に偏波されたアンテナからマルチパス環境へ送信される信号は、直交的に偏波されたアンテナ間のそれぞれの距離に無関係に、互いに相関がないことがよく知られている。
【００２６】
使用される偏波は、直線偏波（即ち、垂直／水平即ち±４５°）、円形偏波（即ち、右手または左手）またはいずれか他の周知の偏波技法であり得る。同様に偏波されたアンテナは、その偏波方向が、同じまたは実質的に同じアンテナであり、例えば、２個の垂直偏波アンテナまたは２個の右手円形偏波アンテナである。第１のグループのアンテナは、レードーム（radome）と呼ばれるエンクロージャー１００に取り囲まれる。
【００２７】
本発明のアンテナアレイは、１つのグループ中の同様に偏波されたアンテナが、ビームフォーミング／ステアリング動作を可能にするように比較的高く相関づけられた信号を送信（または受信）することができるように、互いに配置されるように構成される。例えば、グループ１０１において、アンテナ１０２および１０６またはアンテナ１０４および１０８は、それらが、選択されかつアクティブ化されるとき、比較的高く相関づけられた信号を送信（または受信）するように配置される。
【００２８】
アクティブ化されたアンテナは、通信信号を送信または受信しているアンテナを指す。好ましくは、同様に偏波されたアンテナを分離する距離は、λ／２以下である。しかし、本発明のアンテナアレイは、互いにλ／２の距離に配置されたアンテナの１つのグループ中の同様に偏波されたアンテナに限定されない。同様に偏波されたアンテナ間の距離は、λ／２よりも大きくてもよくまたは小さくてもよく、正確にλ／２である必要はない。
【００２９】
第１のグループのアンテナは、アンテナ対の各々におけるいずれかのアンテナを選択するように配置されたスイッチ１２０および１２２を有する。選択されたアンテナは、スイッチ１２０に対応するパス１３０またはスイッチ１２２に対応するパス１３２中に存在する信号によりアクティブ化される。これらのスイッチは、本発明が属する分野の当業者によく知られた手段により、電子的、電気的または電気機械的のいずれかで動作される。
【００３０】
例えば、パス１３８上の信号は、スイッチ１２０を位置ＡまたはＢにセットされるようにし、スイッチ１２２を位置ＣまたはＤにセットされるようにする。信号源／制御回路１２８は、これらのグループが動作しているモードに依存して、同様のまたは別個の信号をパス１３０，１３２，１３４および１３６上に生成し、これにより選択されたアンテナをアクティブ化する周知の信号処理送信および／または受信回路を含む。
【００３１】
例えば、信号源／制御回路１２８は、ワイヤレス通信ネットワークの基地局において典型的に使用される無線送受信機および処理装置であり得る。信号源／制御回路１２８は、動作されるとき、スイッチ１２０，１２２，１２４および１２６が、所定の位置にセットされるようにし、そのアンテナのグループを、ビームフォーミング／ステアリングモード、ＭＩＭＯモード、ダイバシティモードまたはこれらのいずれかの組合せのいずれかにおいて動作させる制御回路を含む。
【００３２】
信号源／制御回路１２８は、スイッチ（１２０，１２２，１２４および１２６）と共に、パス１３０，１３２，１３４および１３６上に表れる信号を、信号の特性に基づいて所定のアンテナに自動的に経路選択され、アンテナアレイ中のいずれかのグループが３個のモードのうちのいずれかにおいて動作できるように設計され得る。換言すれば、これらのスイッチは、パス１３０−１３６上に表れる信号の特性に基づいて、自己経路選択（self-routing）を実行するように設計され得る。
【００３３】
例えば、図１のアンテナアレイが、何人かの加入者に音声サービス（即ち、音声信号の送受信）を提供し、他の加入者にデータサービス（即ち、デジタル情報の送受信）を提供する時分割多元接続（ＴＤＭＡ）通信ネットワークにおいて使用される装置の一部であると考える。音声信号は、所定の別個のタイムスロットの間に送信され、データ信号は他の別個のタイムスロットの間に送信されることが許容される。典型的には、ビームフォーミング／ステアリングは、音声信号について実行されることが望ましい動作であり、ダイバシティおよび／またはＭＩＭＯ動作は、データ信号に対して望ましい。
【００３４】
したがって、スイッチ（１２０−１２６）および信号源／制御回路１２８は、送信（または受信）されるべき信号の特性（例えば、割り当てられるスロット）を決定し、ビームフォーミング／ステアリング動作を実行するようにそのアンテナがアクティブ化された１個以上のアンテナグループに音声信号を経路選択し、ダイバシティまたはＭＩＭＯ動作を実行するようにそのアンテナがアクティブ化されたアンテナグループにデータ信号を経路選択するように設計され得る。同様にして、１つのモードを使用するために、１つの特定のセットのアンテナに特定の信号を経路選択し、別のモードを使用するために、別のセットのアンテナに別のセットの信号を同時に経路選択するための他のセルフルーティングメカニズム（例えば、符号分割）を設計することができる。
【００３５】
信号の決定およびルーティングが、２つのやり方のうちのいずれかにおいてなされ得る。１つのやり方は、信号源／制御回路１２８が、パス１３０，１３２，１３４または１３６上に表れる信号のタイプを、信号特性に基づいて決定し、スイッチを所定の位置にセットするようにパス１３８および１４０上に制御信号を生成し、これにより、アンテナアレイにより送信および／または受信されるべき信号を所定のグループ中の所定のアンテナに経路選択し、それぞれのアンテナグループが、ＭＩＭＯ、ダイバシティまたはビームフォーミング／ステアリングモードまたはこれらのいずれかの組合せにおいて動作することを可能にする。
【００３６】
図１および２に示されていないが、別の方法は、スイッチそれら自体が、信号の特性（例えば、周波数コンテンツ、振幅、位相、符号、タイムスロット）に基づいて、パス１３０，１３２，１３４および１３６上の信号を経路選択することである。これにより、これらのスイッチは、送信されるべきまたは受信されている信号を処理し、これらの信号の特性を決定し、本発明のアンテナアレイが、３個のモードのうちのいずれか１つまたは３個のモードのいずれかの組合せにおいて動作することを許容するように、これらの信号をそれにしたがって経路選択することを可能にするように設計され得る。
【００３７】
使用され得る他の信号特性は、信号源／制御回路１２８が使用される通信ネットワークのタイプに依存することになる。例えば、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）ネットワークに対して、特定のサブスクライバーに関連づけられた各信号は、別個のコードに割り当てられ、コードは、送信されるべきおよび／または受信されている信号の適切な処理により確定され得る。コードの値に依存して、これらのスイッチは、所定のコード値を有する信号を、そのコード値に関連づけられた動作（即ち、ＭＩＭＯ、ダイバシティまたはビームフォーミング／ステアリング）を実行することになる所定の１つのアンテナグループまたは複数のアンテナグループに経路選択するように設計され得る。
【００３８】
同様に、信号が配置される周波数スペクトルに基づいて所定の信号へのアクセスを提供する周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）ネットワークに対して、これらのスイッチは、これらの信号を、所定のグループ中の所定のアンテナに経路選択し、これらのグループが３個のモードのうちのいずれか１つにおいて動作することを可能にすることができる。
【００３９】
また、これらのスイッチは、アンテナアレイ中の所定のグループが、それらの信号に関連づけられたサービスに基づいて３個のモードのうちのいずれかにおいて、動作することを可能にするように、複数の信号を経路選択するように設計され得る。例えば、通信ネットワークは、加入者に音声サービスおよびデータサービスを同時に提供する。一人の加入者からの各信号は、特定のサービスと関連づけられている。これらのスイッチは、信号が関連づけられたサービスを決定し、アンテナアレイ中の所定のアンテナグループが、その信号をＭＩＭＯ、ダイバシティまたはビームフォーミング／ステアリング動作により処理することを可能にするように、それにしたがって信号を経路選択するように設計され得る。
【００４０】
第１のグループにおいて、スイッチ１２０が位置Ａにセットされかつスイッチ１２２が位置Ｃにセットされるとき、第１のグループは、両方の信号がそれぞれアンテナ１０２および１０６により同様に偏波されている（両方とも水平偏波されている）ので、パス１３０および１３２上の信号間でビームフォーミング／ステアリングを実行することができる。第１のグループに対するビームフォーミング／ステアリングは、スイッチ１２０を位置Ｂにセットし、かつスイッチ１２２を位置Ｄにセットすることにより達成され得る。この場合、アンテナ１０８および１０４は、パス１３０および１３２上の信号により選択されかつアクティブ化されている。したがって、アンテナのグループから同様に偏波されたアンテナを選択することで、選択されたアンテナが、アクティブ化されたときビームフォーミング／ステアリング動作を実行することを可能にする。
【００４１】
第１のグループは、アンテナ対からの直交偏波されたアンテナを選択しかつアクティブ化することにより、ＢＬＡＳＴのようなＭＩＭＯ動作を実行し、またはダイバシティ動作を実行するように構成され得る。特に、スイッチ１２０が位置Ａにセットされ、かつスイッチ１２２が位置Ｄにセットされるとき、アンテナ１０２および１０８は、それぞれパス１３０および１３２上の信号により選択されかつアクティブ化される。これらの信号は、ＢＬＡＳＴコードリユース技法またはいずれか他のＭＩＭＯ技法を使用して送信されるべきまたは受信されている別個の信号であり得る。これらの信号は、ダイバシティ動作において共に受信されているまたは共に送信されている別個のものであり得る。
【００４２】
送信されているおよび／または受信されているこれらの信号は、互いに相関がない。別の例は、アンテナ１０２が１つの信号を受信しており、アンテナ１０８が別の信号を送信している、またはこの逆であり、および両方の信号が、同じ周波数範囲にあることである。ＭＩＭＯおよびダイバシティ動作は、アンテナ１０４および１０６がスイッチ１２０を位置Ｂにセットしかつスイッチ１２２を位置Ｃにセットすることにより選択されかつアクティブ化されるとき、達成され得る。したがって、１つのアンテナグループから直交偏波アンテナを選択することで、選択されたアンテナが、アクティブ化されるとき、ＭＩＭＯ動作またはダイバシティ動作を実行することを可能にする。
【００４３】
アンテナの第２のグループ（１０３）は、直交偏波アンテナ対１１２，１１４および１１６，１１８を含み、その各々は、３個のアンテナエレメント（即ち、１２２ａ−ｃ，１１４ａ−ｃ，１１６ａ−ｃおよび１１８ａ−ｃ）を含む。第２のグループ中の全てのアンテナは、レードーム１１０中に配置されている。第２のグループ（１０３）は、第２のグループ中のいずれのアンテナからの信号も、第１のグループ中のいずれのアンテナからのいかなる信号にも相関しないように、第１のグループに対して配置されている。
【００４４】
したがって、第２のグループのアンテナは、第１のグループから少なくとも１０λの距離に好ましくは配置されている。換言すれば、第１のグループ中のいずれのアンテナも、第２のグループのいずれのアンテナから少なくとも１０λの距離に位置している。このようにして、第１のグループは、ビームフォーミング／ステアリングを実行することができ、第２のグループはＭＩＭＯ（またはダイバシティ）動作を実行することができ、またその逆もできる。
【００４５】
代替的に、両方のグループは、ＭＩＭＯ動作またはビームフォーミング／ステアリング動作を実行することができ、または両方のグループは、ダイバシティ動作を実行することができる。当業者には、アンテナグループ間の距離が、１０λに限定されず、他の距離（例えば、５λ，６λ，１５λ）が、伝播環境に基づいて、異なるグループからの信号間の無相関（de-correlation）を得るために使用され得ることが容易に理解されるであろう。したがって、本発明のアンテナアレイは、アンテナグループが、互いに１０λの距離に配置されているアレイに限定されない。
【００４６】
アンテナグループ１０３は、アンテナグループ１０１と同じように動作する。特に、第２のグループがＭＩＭＯモード（またはダイバシティ）において動作するとき、スイッチ１２４は位置Ｅにセットされ、スイッチ１２６は位置Ｈにセットされる。また、スイッチ１２４が位置Ｆにセットされ、スイッチ１２６が位置Ｇにセットされるとき、第２のグループは、ＭＩＭＯモード（またはダイバシティ）において動作する。スイッチ１２４および１２６は、同じように設計され、スイッチ１２０および１２２と同じように動作する。
【００４７】
例えば、スイッチ１２４および１２６は、パス１４０上の制御信号により動作されることができ、またはそれらは、パス１３４および１３６上の信号の特性を決定することができ、送信されるべきまたは受信されている信号をグループ１０３中の所定のアンテナに経路選択することにより、グループ１０３中のアンテナを、３個のモード（即ち、ＭＩＭＯ、ダイバシティまたはビームフォーミング／ステアリング）のいずれかにおいて動作するようにアクティブ化することができる。グループ１０３は、スイッチ１２４および１２６が、それぞれ位置Ｅ（またはＦ）およびＧ（またはＨ）にセットされるとき、ビームフォーミング／ステアリングモードにおいて動作する。
【００４８】
第２のグループのアンテナは、第１のグループにおけるように、即ち、パス１３４および１３６上に信号が存在するとき、アクティブ化される。アンテナアレイの全てのグループからの全てのアンテナがアクティブ化される必要がないことが容易に理解されるであろう。ビームフォーミング／ステアリング、ダイバシティおよび／またはＭＩＭＯ動作は、所定のグループ中のいくつかのアンテナがアクティブ化されておらず、または所定のグループ中の全てのアンテナがアクティブ化されていない１つのアレイ中で実行され得る。
【００４９】
図２において、アンテナグループに対する代替的な構成が示されている。アンテナ２０２，２０４および２０６は、レードーム２００中に配置される。各アンテナは、３個のアンテナエレメントを有し、アンテナ２０２は、アンテナエレメント２０２ａ，２０２ｂおよび２０２ｃを有する。アンテナ２０４は、アンテナエメント２０４ａ，２０４ｂおよび２０４ｃを有する。アンテナ２０６は、アンテナエレメント２０６ａ，２０６ｂおよび２０６ｃを有する。スイッチ２０８は、それぞれアンテナ２０２または２０４を選択するために、位置ＪまたはＫのいずれかにセットされ得る。アンテナ２０６は、パス２３２に永久的に結合されている。
【００５０】
アンテナ２０６は、アンテナ２０４と同様に偏波されている。これにより、スイッチ２０８が位置Ｋにセットされるとき、レードーム２００により取り囲まれたアンテナグループは、パス２３０および２３２上の信号でビームステアリング動作を実行する。パス２３０，２３２および２３８は、通信信号および制御信号を生成する図示しない回路に結合されている。制御信号は、スイッチ２０８を動作させるためにパス２３８上に出される。スイッチ２０８が位置Ｊにセットされるとき、アンテナグループは、ＭＩＭＯモードまたはダイバシティモードにおいて動作する。スイッチ２０８は、図１のスイッチ１２０−１２６と同様にセルフルーティング実行するように設計され得る。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ビームフォーミング／ステアリング、ＭＩＭＯおよびダイバシティ動作が追加のアンテナを使用することなしに、送信および／または受信される信号において実行され得るアンテナアレイを提供することができる。
【００５２】
特許請求の範囲の発明の要件の後に括弧で記載した番号がある場合は、本発明の一実施例の対応関係を示すものであって、本発明の範囲を限定するものと解釈すべきではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の２グループアンテナアレイバージョンを示す図。
【図２】アンテナグループに対する代替的な構成を示す図。
【符号の説明】
１００，１１０  レードーム
１０１  第１のグループ
１０２，１０４，１０６，１０８，１１２，１１４，１１６，１１８  アンテナ
１０２ａ−ｃ，１０４ａ−ｃ，１０６ａ−ｃ，１０８ａ−ｃ，１１２ａ−ｃ，１１４ａ−ｃ，１１６ａ−ｃ，１１８ａ−ｃ  アンテナエレメント
１０３  第２のグループ
１２０，１２２，１２４，１２６  スイッチ
１２８  信号源／制御回路
１３０，１３６，１３８，１４０  パス
２００  レードーム
２０２，２０４，２０６  アンテナ
２０２ａ−ｃ，２０４ａ−ｃ，２０６ａ−ｃ  アンテナエレメント
２０８  スイッチ
２３０，２３２，２３８  パス
【図１】
0003845022.tif 000002
【図２】
0003845022.tif 000003