JP2000509950A - 通信を改善する方法及びシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 少なくとも２つのアンテナ（Ｈ、Ｖ）によって、移動式送受信機（１４０）から受信した信号を検出し、それによって複数の受信信号部分を生成し、検出した偏波特性に従って移動式送受信機（１４０）へ送信された信号の偏波を判定し、検出した偏波特性に従って受信信号部分から受信信号を再び組み立てて提供し、送信信号の偏波を交互にディザする。ことによって、基地局（１１２）送受信機の性能を改善する方法及び装置。

Description

【発明の詳細な説明】 通信を改善する方法及びシステム 発明の分野 本発明は、一般にワイヤレスの通信に関し、特に、性能、容量及び有効範囲を 改善する方法及び伝送システムに関する。 発明の背景 ワイヤレス（無線）通信は従来から知られる技術である。従来のワイヤレス送 信機は媒体を通じて伝送される電磁信号を生成する。この媒体はしばしば郊外又 は都市でも完全ではなく、反射及び他の妨害を誘導し、それによって信号がフェ ードする。この現象をマルチパス（multi-path、多重通路）という。 セル方式の移動式の通信は、機動性、マルチ−ユーザ能力（多くの独立したユ ーザがシステムにアクセスする）、有効範囲（coverage）（大きな隣接する範囲 にわたってサービスが提供される）、及びサービスの等級及び品質を提供するこ とを試みている。 セル方式の通信は、一般に、ローカルの規約によって或る周波数の範囲に制限 される。セル方式通信の広く用いられている技術は、ガード・ゾーン（guard zo ne）と呼ばれる所与の範囲を越えて同じ周波数を再使用（reuse）することを可 能とするために、空間分離（spatial isolation）を用いる。各ユーザの通信は ベース・ステーション（基地局）を用いて維持され、そのアンテナは、良く規定 され且つ制御された有効範囲を達成するために、背景よりも高く上げられる。セ クタ化（sectorization）はディレクティブ（directive、指向）・アンテナによ って達成され、これは１つのセクタのみを照らし、それによって干渉を低減し、 性能を向上させ、周波数再使用のパターンを低減する。 セル方式通信の各セクタと通信する同時の呼び出しの数は、使用される技術に よって及び周波数再利用パターンによって、そのサービスに割り当てられた周波 数帯によって制限される。単位エリアあたりの呼び出しの数、また、呼び出され るエリアの容量は、セルのサイズを縮小することにより増加できる。都市部エリ アの屋根上部より下に位置する小さいセルはマイクロセルと呼ばれる。これらは 低く小さいアンテナを用いる。セルのハードウエアはよりコンパクトであり、場 合によっては、回路が小さい。マイクロセルのための別の技術はアンテナとＲＦ 回路のみを含み、セル装備から離れており、ＲＦ、ファイバ又はマイクロ波リン クを経由でセルに接続される。そのような装置は、ＣＡＴＶの会社のようなＲＦ 又はファイバ・トランクを所有するオペレータには特に魅力的である。 電磁放射は偏波され、２つの直交的偏波状態を可能とする。アンテナは単一の 偏波状態でのみ伝送（送信）できることが、当業者には理解されるであろう。 均質ではない媒体を通じて及びスキャッタリング（散乱）を通じての信号の伝 搬は、信号の一部を直交偏波に伝送し得る。これは、例えば、地上通信、特に都 市エリアでの場合であり、そこでは、信号は進路上の物からマルチパスに遭遇す る。 偏波の転送は、典型的に、郊外エリアで−１０ｄＢ、都市エリアで−７．８ｄ Ｂ、室内で−４ｄＢであることがわかっている（例えば、Jorn Toftgard及びPat rick C.F．Eggersの「Experimental Characterization of the Polarization St ate Dynamics of Personal Communication Radio Channels」Proc．IEEE VTC,93 、ｐ.６５〜６９を参照）。 直交偏波コンポーネントは独立したフェード・パターンを有することが分かっ ており、相関が０.６及び類似のフェーディングの統計よりも低い。 ワイヤレス通信においてダイバーシチ（diversity）技術が用いられ、信号の フェーディング（fading）による低下を軽減する。空間ダイバーシチにおいて、 空間ダイバーシチのためのアンテナは、各々のものに到達する波のフェーディン グが他のものに到達するそれらと時間非依存的（time-independent）であるよう に、十分に間隔が離される。アンテナ間の必要な間隔は、到達する波の傍受（in tercept、インターセプト）の角度に反比例する。従って、しばしば、そのよう な２つのアンテナ間の距離は、かなり大きくするよう選択される。 セル方式システムのレピータは基地局（ドナー側）からの送信を受信し、それ を適当な増幅で加入者（サブスクライバ）（分配側）へ再送信するデバイスであ る。同時に、それは、信号をサブスクライバから受信し、それを適当な増幅で基 地局に再送信する。レピータは、主に、以下の応用に用いられる。 ・基地局から受信した信号が小さすぎるエリア（「ラジオ・ホール（Radio Holes）」）においてＲＦ有効範囲を提供する。 ・セルの有効範囲を延ばす（例えば、高速道路に沿って）。 ・トンネル、ビルディング、又は他の構造物内へ有効範囲を延ばす。 レピータは透明であるべきであり、リンクにレピータを導入することによって サービスの等級を低下すべきではない。レピータは、カバーされるべき（有効に されるべき）分配エリアに割り当てられた周波数範囲をカバーしなければならな い。好適には、それは基地局の全周波数範囲である。レピータは、陸線経由又は 伝送経由のいずれかで、基地局から制御されるアラーム、状態報告及び制御を有 さねばならない。レピータにおいてダイバーシチを欠くこしにより、その性能が 阻害される。 発明の概要 本発明の目的は、従来技術の欠点を克服した、ワイヤレス送信の有効範囲を強 化するシステムを提供することである。 本発明の別の目的は、送信される信号の偏波を制御し、従来技術の欠点を克服 する新規な方法を提供することである。 本発明の好適な実施形態に従うと、モジュール式のセル方式ワイヤレス通信基 地局が提供され、これは、所望されるアンテナ位置に配置される複数のアクティ ブ放射器モジュールを含み、各モジュールは、少なくとも１つの送信及び受信の ためのアンテナと、電力増幅器を含む送信機と、受信機とを含む。 基地局は更に、モジュールの各々の相対的な振幅及び位相を制御するビーム形 成ネットワークと、ＲＦフロント・エンドとを含み、ＲＦフロント・エンドは、 ビーム形成ネットワーク経由でアクティブ放射器モジュールを用いて低パワー（ power、出力）・リンクを通じて送信し、低ノイズ増幅器経由で低パワー・リン クを通じて受信する。 基地局は更に、送信ＣＤＭＡ遅延ダイバーシチを提供する遅延ダイバーシチ・ モジュールを含む。 本発明の１つの特徴によると、遅延ダイバーシチ・モジュールは、ＳＡＷ遅延 線と遅延線挿入の損失を補償する増幅器とを含む。 本発明の別の特徴によると、遅延ダイバーシチ・モジュールは、送信ビーム形 成ネットワーク入力で接続される。 本発明の更に別の特徴によると、遅延ダイバーシチ・モジュールは、アクティ ブ・アンテナ送信入力で接続される。 セル方式無線のための偏波ダイバーシチ及び整合（マッチング）システムは、 基地局でのデュアル偏波アンテナ対であって、各アンテナが適当な受信チャ ンネルを含む、アンテナ対と、 偏波ダイバーシチを基地局受信機に加える信号組み合わせ及び制御回路とを 含む。 好適には、回路は２つの時定数によって特徴付けられ、高速の回路は、受信し たリバース・リンクのフェードする信号に適用し、２つのアンテナの重み付けを 変更し、低速の回路は、移動局の物理的移動を追従し、受信した信号のフェード を平均する。 低速の回路は、受信した信号からの情報によって駆動され、送信された信号の 偏波を入来する信号のそれに整合する。 低速の回路はまた、受信した信号から平均偏波ベクトル方向を検出することが でき、平均偏波ベクトル方向に従って受信信号から出力整合された信号を生成す る。 ２つの受信アンテナからの信号部分は、信号組み合わせ及び制御回路によって 制御される重みによって重み付けされ、重みは、送信アンテナの偏波及びゲイン の差に従って重みを変換する変換回路に供給される。 システムは、高速制御変動を平均化し、局の物理的態勢変化から起こる低速変 動にのみ応答するローパス・フィルタを更に含むことができる。 好適には、送信チェーンは２つのブランチ（分岐）に分割され、重みは各受信 チャンネルに対する各分岐に供給される。 互換的には、送信チェーンは、固定のパワーで動作する２つの分岐に分割され る。従って、分岐の１つの位相は、０°、＋９０°、＋１８０°、−９０°、及 び−１８０°の間で切換えられる。 本発明の更なる好適な実施形態に従うと、移動通信システムの移動局に対する 送信ゲインを増加する方法が提供される。この方法は、 複数の放射ローブによって特徴付けられる放射パターンを形成するように、 ２つの送信アンテナから実質的に同時に送信するステップであって、各ローブは アンテナ間の距離に反比例する幅により特徴付けられ、ローブの振幅はアンテナ の放射パターンによって制限される、ステップと、 移動局に対する送信方向を判定するステップと、 送信方向において最大を生成するよにパターンを向けて（ねらいを定め）、 それによって移動局に対する送信ゲインを増加し、外部の物からの移動局内への スキャッタリング（散乱）を減少するステップと を含む。 前記の送信方向を判定するステップは、各アンテナからの信号を増幅及びフィ ルタリングし、信号を分割し、方向を判定するために互いに相対的に信号の位相 を変更することを含むことができる。 前記の送信方向を判定するステップは、所与のアンテナ・チャンネルに対する 受信ダイバーシチ制御から方向情報を抽出し、周波数における差を修正すること を含むことができる。 本発明の別の特徴に従うと、移動通信システムの移動局に対する送信ゲインを 増加するための装置が提供される。この装置は、一対のダイバーシチ受信アンテ ナとともに配置された２つの送信アンテナと、照準装置とを含む。 ２つの送信アンテナは、複数の放射ローブによって特徴付けされる放射パター ンを形成するように、実質的に同時に送信する。各ローブは送信アンテナ間の距 離に反比例する幅により特徴付けられる。ローブの振幅は送信アンテナの放射パ ターンによって制限される。 照準（aiming）装置は、移動局に対する装置方向における最大（maximum）を 生成するよにパターンを向けて（ねらいを定め）、それによって移動局に対する 送信ゲインを増加し、外部の物からの移動局内へのスキャッタリングを減少する 。 送信アンテナ及び受信アンテナは、複数のアクティブ放射器モジュール・アレ イを含むことができる。 更に、送信アンテナは、好適には、有効エリア内の遠隔の移動局からの信号の フェーディングの間の相関を避けるために必要な距離だけ間隔がとられる。 本発明の更なる特徴に従うと、ワイヤレス送受信機の有効範囲を改善するシス テムが提供される。このシステムは、２つの直交の偏波された状態で、出て行く 信号を送信する手段と、前記状態の少なくとも１つの偏波を制御する手段とを含 み、出て行く信号を任意の所望の方向で偏波する。 前記の送信する手段は複数のアンテナを含むことができ、アンテナの少なくと も１つのものは、所定の偏波ベクトルで出て行く信号の一部を送信し、アンテナ の少なくとも別の１つのものは、前記所定の偏波ベクトルと直交の偏波ベクトル で、出て行く信号の一部を送信する。 前記の制御する手段は、出て行く信号の偏波の方向を一定的に変更する。 本発明の別の特徴に従うと、ワイヤレス送信機の有効範囲を改善する方法が提 供され、この方法は、 出て行く信号を受信するステップと、 偏波変化パターンに従って、前記出て行く信号の偏波ベクトルの方向を一定 的に変更するステップと、 偏波した出て行く信号を送信するステップと を含む。 この方法は、偏波変化パターンを判定するステップを更に含むことができる。 偏波変化パターンは、ワイヤレス送信機の特性から、又はワイヤレス送信機に よってカバーされるエリアの特性から、又はその両方から、判定されることがで きる。 この方法は、エリアの特性を判定するステップを更に含むことができる。 従って、偏波変化パターンは、線形偏波変化パターン、サイクリック偏波変化 パターン、非線形偏波変化パターン、ランダム偏波変化パターン、及びその他同 様の物からなるリストから選択される。 本発明の別の特徴に従うと、中継デバイスが提供され、このデバイスは、基地 局の送信アンテナにリンクするためのドナー・アンテナと、基地局の２つの直交 的偏波された受信アンテナにリンクするための、２つの直交的偏波されたドナー ・アンテナと、少なくとも１つの移動送受信機にリンクするための、サブスクラ イバ側アンテナと、少なくとも１つの移動送受信機にリンクするための、２つの 直交的偏波されたサブスクライバ側アンテナとを含む。 このデバイスは、更に、ドナー・アンテナとサブスクライバ側アンテナの間に 接続され、サブスクライバ側アンテナを経由で信号を送信する前にドナー・アン テナによって受信した該信号を増幅するための増幅器と、直交的偏波されたドナ ー・アンテナの１つと直交的偏波されたサブスクライバ側アンテナの１つの間に 接続され、該１つの直交的偏波されたドナー・アンテナを経由で信号を送信する 前に該１つの直交的偏波されたサブスクライバ側アンテナによって受信した該信 号を増幅するための別の増幅器と、直交的偏波されたドナー・アンテナの別の１ つと直交的偏波されたサブスクライバ側アンテナの別の１つの間に接続され、該 別の１つの直交的偏波されたドナー・アンテナを経由で信号を送信する前に該別 の１つの直交的偏波されたサブスクライバ側アンテナによって受信した該信号を 増幅するための更なる増幅器とを含む。 本発明の更なる特徴に従うと、中継デバイスが提供され、このデバイスは、基 地局の２つの直交的偏波された受信アンテナにリンクするための、２つの直交的 偏波されたドナー送信アンテナと、基地局の２つの直交的偏波された送信アンテ ナにリンクするための、２つの直交的偏波されたドナー受信アンテナと、少なく とも１つの移動送受信機にリンクするための、２つの直交的偏波されたサブスク ライバ側送信アンテナと、少なくとも１つの移動送受信機にリンクするための、 ２つの直交的偏波されたサブスクライバ側受信アンテナとを含む。 このデバイスは更に増幅器を含み、該増幅器は、直交的偏波されたドナー送信 アンテナの１つと直交的偏波されたサブスクライバ側受信アンテナの１つの間に 接続され、該直交的偏波されたドナー送信アンテナを経由で信号を送信する前に 該１つの直交的偏波されたサブスクライバ側受信アンテナによって受信した該信 号を増幅する。 このデバイスはまた別の増幅器を含み、該増幅器は、直交的偏波されたドナー 送信アンテナの別の１つと直交的偏波されたサブスクライバ側受信アンテナの別 の１つの間に接続され、該別の１つの直交的偏波されたドナー送信アンテナを経 由で信号を送信する前に該別の１つの直交的偏波されたサブスクライバ側受信ア ンテナによって受信した該信号を増幅する。 このデバイスは更に増幅器を含み、該増幅器は、直交的偏波されたドナー受信 アンテナの１つと直交的偏波されたサブスクライバ側送信アンテナの１つの間に 接続され、該直交的偏波されたサブスクライバ側送信アンテナを経由で信号を送 信する前に該１つの直交的偏波されたドナー受信アンテナによって受信した該信 号を増幅する。 このデバイスはまた増幅器を含み、該増幅器は、直交的偏波されたドナー受信 アンテナの別の１つと直交的偏波されたサブスクライバ側送信アンテナの別の１ つの間に接続され、該別の１つの直交的偏波されたサブスクライバ側送信アンテ ナを経由で信号を送信する前に該別の１つの直交的偏波されたドナー受信アンテ ナによって受信した該信号を増幅する。 本発明の更なる特徴に従うと、ランダムに偏波された信号を中継する方法が提 供され、この方法は、 第１の状態及び第２の状態で信号を受信するステップであって、それによっ て、第１の偏波状態で受信した信号の第１部分を提供し且つ第２の偏波状態で受 信した信号の第２部分を提供する、ステップと、 第１の偏波状態に従って第１部分を及び第２の偏波状態に従って第２部分を 送信するステップと を含む。 この方法は、送信するステップの前に第１部分及び第２部分を増幅するステッ プを更に含むことができる。 好適には、第１の偏波状態は第２の偏波状態と直交する。 本発明の別の特徴に従うと、ドナー側送受信機セクションと、サブスクライバ 側送受信機セクションと、その間に接続された増幅手段とを含む中継デバイス（ レピータ）が提供される。 ドナー側は、第１の相関しない（non-correlated、非相関）様式で出て行く信 号を送信する、複数のドナー側送受信機エレメントを含む。 サブスクライバ側は、第２の非相関様式で入来する信号を受信する、複数のサ ブスクライバ側送受信機エレメントを含む。 本発明の１つの特徴に従うと、第１の非相関様式と第２の非相関様式の少なく とも１つは、空間ダイバーシチを組み入れる。本発明の１つの特徴に従うと、第 １の非相関様式と第２の非相関様式の少なくとも１つは、偏波ダイバーシチを組 み入れる。即ち、本発明に対して、このような様式の任意の組み合わせを適用可 能である。 図面の簡単な説明 本発明は以下の詳細な説明及び図面から、より完全に理解及び評価できるであ ろう。 図１は、偏波の状態と伝搬の方向に相対的なヘッドの方向との関係を概略的に 示す。 図２は、基地局アンテナが垂直に偏波されているところでの、偏波の損失の状 態とヘッドの方向との関係を概略的に示す。 図３は、本発明の好適な実施形態に従って構成され動作するＣＤＭＡ基地局の フォワード・リンクにおける送信ダイバーシチ・システムを示す。 図４は、本発明の好適な実施形態に従って構成され動作するモジュール式デュ アル偏波された基地局アンテナ・システムを示す。 図５は、本発明の好適な実施形態に従って構成され動作する一般に１５２で示 されたセル方式無線に対する偏波ダイバーシチ及び整合システムを示す。 図６、７及び８は、本発明の好適な実施形態に従った２つのアンテナを用いて の送信ゲインを示す。 図９は、本発明の更なる実施形態に従って動作する図５のシステムの動作方法 を概略的に示す。 図１０は、本発明の好適な実施形態に従って構成され動作する通信システムを 概略的に示す。 図１１は、本発明の別の好適な実施形態に従って動作する基地局の動作方法を 概略的に示す。 図１２は、本発明の別の好適な実施形態に従って構成され動作するレピータを 概略的に示す。 図１３は、本発明の別の好適な実施形態に従って構成され動作するレピータを 概略的に示す。 図１４は、本発明の別の好適な実施形態に従って構成され動作する空間ダイバ ーシチ・レピータを概略的に示す。 図１５は、本発明の別の好適な実施形態に従って構成され動作する偏波整合送 受信機を概略的に示す。 図１６は、本発明の更なる好適な実施形態に従って構成され動作する、混合さ れた空間偏波ダイバーシチ・レピータを概略的に示す。 好適な実施形態の詳細な説明 ここで図３を参照する。図３は、本発明の好適な実施形態に従って構成され動 作するＣＤＭＡ基地局のフォワード（forward）・リンクにおける送信ダイバー シチ・システムを示す。この実施形態は暫定基準（Interim Standard）ＩＳ９５ 及び関連する基準に従って構築される基地局（base station）に対するものであ るが、これらの基準のみに制限されるものではない。送信信号は、好適には、送 信に使用されるアンテナの数、典型的には２つのアンテナ１３１及び１３３、に 分割される。 ＣＤＭＡチップ（ＣＤＭＡ技術を知る者に知られた用語）よりも長い遅延が、 第１のアンテナに相対する他のアンテナの各々の送信チェーン（連鎖）に挿入さ れる。この遅延は、遅延線３０１及び遅延ユニット１２９（図３）（ＦＲＦ技術 を知る者に知られた用語）によって、ＲＦチェーンに、又はデジタル・ベース・ バンドに挿入され得る。ＩＳ９５では、要求される遅延は１．５マイクロ秒より 高い。信号は次にすべてのアンテナによって送信され、各アンテナはほぼ同じ有 効範囲（coverage、カバー範囲）を有する。これらの信号は次に移動局によって 、異なる「フィンガ（fingers）」で受信され、自然（natural）マルチパスとと もに、最適に組み合わせされる（ＣＤＭＡ技術を知る者に知られたプロセス）。 このように得られたダイバーシチのゲイン（gain）は重要であり得る。 典型的な遅延プロフィールは環境に依存する。都市環境および郊外環境におい て、第１の遅延クラスタは約２マイクロ秒に延ばされ得る。同時に到着する自然 マルチパスからの干渉を最小にするために、送信に対して最適な遅延が好適に選 択される。 本発明の別の実施形態に従うと、デュアルの偏波されたアクティブ・アンテナ が移動通信システムのＢＳに対して提供される。送信のためのこのデュアルの偏 波された対及び受信のための１つは、ＢＳが受信で偏波ダイバーシチを使用し、 送信で偏波整合（polarization matching）を使用することを可能にする。 ダイバーシチは、移動式通信システムにおいてマルチパスを軽減する強力な方 法である。今日使用している殆どのセル方式システムは基地局においてアンテナ ・ダイバーシチを用い、移動局（ＭＳ）からリバース・リンク送信を受信する。 しかしながら、移動局は、費用及び複雑性の理由で、複数のアンテナ及びダイバ ーシチ受信機を含まない。殆どの使用するダイバーシチは空間ダイバーシチであ り、そこでは、２つ（又はそれより多く）の受信アンテナはそれらのフェーディ ングの間の相関を低減するために間隔をとられている。 また、特に都市部や室内の伝搬に対して、直交的に偏波された信号の間の相関 は低く、また、偏波ダイバーシチはチャンネルのフェーディングに対する効率的 な軽減手段である。偏波ダイバーシチの１つの大変重要な利点は、関係するアン テナ設備がコンパクトであることである。 デュアルの偏波されたアンテナはまたＢＳで用いることができ、以下に更に説 明するように、フォワード・リンク（ＢＳからＭＳへの送信）の偏波整合を行う 。ＢＳにおけるモジュール式アクティブ・アンテナの使用もまた以下に更に説明 する。 ここで図４を参照する。図４は、本発明の好適な実施形態に従って構成され動 作する、モジュール式のデュアルの偏波された基地局のアンテナ・システムを示 す。システムは好適には２対の直交偏波アンテナを含む。図４の実施形態はコン パクトな設計を示し、一方の対２０２が±４５°で偏波され、他方の対２０４が Ｈ−Ｖ（水平−垂直）偏波される。この特定の設計は、送信及び受信対の間に相 対的に高い分離を有し、各対はその所望される周波数範囲にチューンされ得る。 互換的には、アンテナのすべての対をＨ−Ｖ偏波してもよい。例えばパッチ（pa tch）のような他の設計も可能である。 送信アンテナは典型的に±４５°で偏波される。互換的にはそれらをＨ−Ｖ偏 波してもよい。１つの実施形態において、各アンテナは個別の増幅器によって供 給が与えられる。送信信号の分割及び各偏波の重みは、低ＲＦレベルで、又はＩ Ｆ又はベースバンドで、基地局で行われ、ＲＦ損失を避けるようにする。１つの 別の互換例は、増幅器のゲインの制御によって重みを与えることである。２つの 増幅器の使用によって、偏波整合回路によって判定された任意の偏波に対して、 空気中のそれらの送信パワーの加算を可能にする。 受信アンテナは典型的にＨ−Ｖで偏波される。１つの実施形態において、各ア ンテナは好適にはＬＮＡ（低ノイズ増幅器（Low Noise Amplifier））に供給を 行う（フィードする）。各信号に対する重みは、ＢＳで、ＲＦ、ＩＦ又はベース バンド周波数において、増幅の後に与えられる。 各放射器モジュール・ユニットは、図４に例示したように、２つのデュアル偏 波アンテナ対からなる。線２０６によって示される分離（isolation）構造が１ つの実施形態において用いられ、アンテナ対の間の分離を向上させる。 本発明は、送信される信号の偏波を制御することによって、ワイヤレス送信さ れる信号の有効範囲、及び通信システムの性能及び容量を向上させる方法及びシ ステムを提供することによって、従来技術の欠点を克服する。 セル方式システムは伝統的に垂直偏波で動作する。車両に取り付けられた殆ど の移動式ターミナルは垂直偏波されたアンテナを有する。手持ちターミナルの偏 波は可変であるが、特定のターミナル、その方向とユーザのヘッド（head）との 関係及び基地局（Base Station）に依存する。手持ちターミナルとＢＳアンテナ との間の偏波のアプリオリな不整合がある。 フォワード（基地局から）及びリバース（移動局から）の送信は周波数が異な り、従って、相関したフェーディングを有さない。 従って、フェーディングを軽減するために用いられるダイバーシチ機構は、フ ェードなしで他の受信機に到達するように送信を制御する情報を欠くため、受信 のみに適用可能である。今日の殆どのシステムでは、基地局のみに、各移動局か ら信号を受信するために１つより多くのアンテナが備えられる。１つのみのアン テナを備えた移動局は、受信のためにアンテナ・ダイバーシチを使用できない。 ここで説明する偏波整合システムは、基地局から送信された信号の偏波を変化 させ、移動局の短期の平均偏波を整合させるようにする。 ここで図１を参照する。図１は、偏波の状態と、伝搬の方向に向かうヘッド方 向の方向との関係を概略的に示す。 −７.８ｄＢの交差偏波識別度（ＸＰＤ）が、送信された偏波及び偏波楕円の 高い偏心のあたりで２２.２°よりも少ない平均偏波スパンに変換される。 受信アンテナをこの楕円の長軸に沿った線形偏波に整合することによって、損 失が０.６７ｄＢより少なくなる。好適には受信アンテナは送信偏波に相対的な ２つの傾斜線形偏波に整合され、両方によって等しい平均ＳＮＲで信号が受信さ れるようにし且つ偏波ダイバーシチが有効であるようにする。 手持ちターミナルから送信される信号の偏波は、基地局に相対的なヘッドの角 方向に（又は基地局の方への主伝搬パスの方向に）依存する。信号は一般に横方 向（sideways direction）に対する水平の２０°上に偏波されるが、ヘッドが伝 搬の方向とアライメントされるときには垂直偏波される。 偏波の不一致（不整合）に起因するパワーの損失は、ＣＯＳ²（受信アンテナ の偏波と入来する波の偏波の間の角度）に関連する。 ここで図２を参照する。図２は、ＢＳアンテナが垂直偏波されているときの、 偏波の損失の状態と、ヘッド方向（orientation）の方向との関係を概略的に示 す。 極限位置に対して損失は９ｄＢより上に到達する。ヘッド位置の均一な角度分 布を仮定すると、平均損失は７ｄＢ（ｄＢ平均）又は６.５ｄＢ（線形平均）で ある。この平均損失は、ハンドセット・アンテナのゲインに組み込まれ、リンク の予算の考慮に入れられる。しかしながら、適切な偏波整合が行われればその損 失の多くは回復てきる。 ここで図５を参照する。図５は、本発明の好適な実施形態に従って構成され動 作する、セル方式無線のための偏波ダイバーシチ及び整合システムを示す。 各々が適当な受信チャンネルをもつ基地局のデュアル偏波アンテナ対、及び信 号組み合わせ及び制御回路は、基地局受信機に偏波ダイバーシチを、それによっ て又は他のダイバーシチに加えて、付加する。本発明において、アダプティブ（ 適応型）組み合わせ制御回路は２つの時定数を有する。第１に、高速回路は、受 信したリバース・リンクのフェードする信号に適合し、２つの受信アンテナの重 みを変更する。第２に、低速回路は、ＭＳの物理的移動のみを追従するが、受信 した信号のフェーディングを平均する。この制御は、適当な送信チャンネルをも つデュアル偏波送信アンテナ対に適用される。受信した信号からの情報によって 駆動されるこの低速の制御は、送信された信号の偏波を入来する信号の偏波に整 合させる。これによって、通常の動作で頻繁に起こり得る大きな偏波不整合の状 況において、フォワード・リンクを大きく改善する。 ２つの受信アンテナからの信号は重み１５０によって重みづけされ測定及び制 御回路によって制御される。これはＲＦ、ＩＦ又はベースバンドで適用できる。 これらの重みはまた変換回路に供給され、この回路は、送信アンテナの異なる偏 波（例えば、傾斜した線形、又は環状（circular））及びゲインの差に従って重 みを変換する。ローパス・フィルタは高速制御の変分を平均し、ＭＳの物理的姿 勢変化から発生する低速の変分にのみ応答する。重み１５２は、示すようにパワ ー増幅の前に、又は増幅の後に、ＩＦで、基地局で送信される信号に適用され得 るか、又は増幅器ゲイン制御に適用される。また、受信と送信の両方に同じアン テナを用いてもよい。その場合には、信号はダイプレクサによって分割される。 本発明の別の実施形態に従うと、方法及び装置が提供され、移動式通信システ ムは各移動局（ＭＳ）への送信される信号を向上し、マルチパス・フェーディン グ及び他のＭＳへの干渉を減少させる。 地球環境での送信は、多種の物からの散乱（スキャッタリング）に起因するマ ルチパスに遭遇する。送信機、受信機、又は散乱を起こす障害物の何れかが動い ているときに、受信機に到達するマルチパス・コンポーネントは互いに妨害しあ い、信号の典型的なフェーディングを起こす。これは、このサービスにおける通 信における最も不利益な影響の１つである。フェーディングを軽減するためにダ イバーシチが用いられ、それによって、独立的なフェーディング（非相関のフェ ーディング）をもつ伝搬経路は個別に受信され、次に、信号における変分を低減 する方法で組み合わされる。セル方式サービスにおける基地局は典型的に２つの 受信アンテナを用い、間隔をとり、それらの有効エリアにおいて移動局から相関 のある受信がないようにする。フォワード・リンク（ＢＳからの送信）における ダイバーシチは殆どのシステムに実施されていない。なぜなら、２つのアンテナ とそれに付随する回路を導入することによってＭＳが複雑になるからである。Ｂ Ｓからの送信ダイバーシチにおいて、２つ又はそれより多くの送信アンテナが相 関を避けるために離れて配置され、それらの送信される信号は、受信アンテナの アダプティブ制御回路の出力に対応して振幅及び位相が制御される。このような 設計はセル方式システムに適用されない。そのシステムにおいては、フォワード ・リンク及びリバース・リンク送信が異なる周波数を有し、２つのリンク間のフ ェーディングの相関をなくすのに十分に離れている。 ＭＳの受信する信号強度を増加し且つ他のＭＳへの干渉を低減するために、Ｂ Ｓからのナロー・ビーム（narrow beam）送信が提案されている。ナロー・ビー ム送信はまた、ＢＳの周りの照射されるエリアを制限することにより、ＢＳへの マルチパス干渉を低減する。そのようなナロー・ビームは所望されるＭＳ方向を 追従しなければならない。このタスクのために提案されたアルゴリズムは、ダイ バーシチ・アンテナから得られた方向情報を使用する。多くの移動局と通信する ＢＳは、各局への送信を最適にするために、多くのナロー・ビームを同時に形成 する必要がある。そのような設計はマルチビーム・アンテナ・アレイを必要とし 、それは比較的複雑なシステムである。 ここで図１５を参照する。図１５は、本発明の別の好適な実施形態に従って構 成され動作する偏波整合送受信機を概略的に示し、９００で一般的に示す。 送受信機９００は、２つの受信アンテナ９０２及び９０６と、２つの送信アン テナ９０４及び９０８と、受信アンテナ９０２及び９０６にそれぞれ接続された ２つのフィルタリング・ユニット９１０及び９１２と、送信アンテナ９０４及び ９０８にそれぞれ接続された２つの組み合わせ（コンバイニング、combining） ユニット９１４及び９１６と、複数の増幅器９２０、９２２、９２４、９２６、 ９２８、９３０、９３４、９３６、９３８、９４０、９４２及び９４４と、複数 のデミニッシング（diminishing、減少）・ユニット９５０、９５２、９５４、 ９５６、９５８及び９６０と、複数のフェーズ・シフト・ユニット９６２、９６ ４及び９６６と、複数の分割ユニット９８２、９８４及び９８６と、複数の平均 偏波検波ユニット９７０、９７２及び９７６とを含む。 増幅器９２０、９２２及び９２４は、それぞれに平均偏波検波ユニット９７０ 、９７２及び９７６に接続され、また、フィルタリング・ユニット９１０に接続 される。増幅器９２６、９２８及び９３０は、それぞれに平均偏波検波ユニット ９７０、９７２及び９７６に接続され、また、フィルタリング・ユニット９１０ に接続される。 デミニッシング・ユニット又はゲイン（利得）制御ユニット９５０、９５２及 び９５４は、それぞれに増幅器９３４、９３６及び９３８に接続され、また、組 み合わせユニット９１４に接続される。デミニッシング・ユニット又はゲイン制 御ユニット９５６、９５８及び９６０は、それぞれにフェーズ・シフト・ユニッ ト９６２、９６４及び９６６に接続され、また、組み合わせユニット９１６に接 続される。 増幅器９３４、９３６、９３８はそれぞれにデミニッシング・ユニット９５０ 、９５２、９５４と分割ユニット９８６、９８４、９８２との間に接続される。 増幅器９４０、９４２、９４４はそれぞれにフェーズ・シフト・ユニット９６２ 、９６４、９６６と分割ユニット９８２、９８４、９８６との間に接続される。 平均偏波検波ユニット９７０、９７２、９７６は更にデミニッシング・ユニッ ト９５０、９５２、９５４、９５６、９５８、９６０に接続され、また、フェー ズ・シフト・ユニット９６２、９６４、９６６に接続される。 受信アンテナ９０２及び９０６は直交的に偏波される。送信アンテナ９０４及 び９０８は直交的に偏波される。 複数の移動局によって送信される信号は受信アンテナ９０２及び９０６によっ て検出され、それらアンテナは信号をそれぞれにフィルタリング・ユニット９１ ０及び９１２に供給する。フィルタリング・ユニットは各移動局からの信号を選 択されたブランチ（分岐）に分ける。 本実施形態において、選択された偏波で、アンテナ９０２によって検出された 選択された移動局からの信号は、フィルタリング・ユニット９１０によって増幅 器９２０に供給される。直交の偏波で、アンテナ９０６によって検出された同じ 信号は、フィルタリング・ユニット９１２によって増幅器９２６に供給される。 増幅器９２０及び９２６はそれぞれの増幅した信号を平均偏波検波ユニット９ ７０に供給し、このユニットは受信した信号の平均偏波ベクトルを検波する。平 均偏波検波ユニット９７０は、検波した平均偏波ベクトルの方向を送受信機の送 信端（即ち、デミニッシング・ユニット即ちゲイン制御ユニット９５０及び９６ ０、及びフェーズ・シフト・ユニット９６６）に供給する。ユニット９７０の出 力はまた、受信機＋＋＋に供給され、出力の振幅を最大にするように適切に組み 合わされるようにする。これは受信チャンネルに対する簡単な偏波整合機構を構 成する。 選択された移動局に対して指定された信号は、分割ユニット９８６を経由でセ ル方式システムによって供給され、この分割ユニットはそれを増幅器９３４及び ９４４に供給する。増幅器９３４及び９４４はそれぞれに増幅した信号をデミニ ッシング・ユニット９５０及びフェーズ・シフト・ユニット９６６に供給し、フ ェーズ・シフト・ユニット９６６からデミニッシング・ユニット９６０に供給す る。 デミニッシング・ユニット又はゲイン制御ユニット９５０及び９６０は、直交 偏波された送信アンテナ９０及び９０８の各々への出て行く信号の部分を制御し 、従って、送信される信号の偏波を決定することができる。フェーズ・シフト・ ユニット９６６は、送信アンテナの各々に供給される出て行く信号の部分の間の 位相を制御し、従って、また、送信される信号の偏波を決定することができる。 従って、これらのコンポーネントは送信された信号を移動局に供給し、その移 動局から受信した信号の偏波ベクトルと同じ方向の偏波ベクトルを有する。 ここで図６、７及び８を参照する。これらの図は、本発明の好適な実施形態に 従う２つのアンテナを用いての送信ゲインを示す。 ２つのアンテナからの同時の伝送は、各々の幅がアンテナ間の距離（波長で） に反比例する多くの放射ローブによって特徴付けされる放射パターンを形成する 。これらのローブの振幅は個々のアンテナの放射パターンによって束縛される。 そのようなパターンは、移動局の方向において最大（マキシマム）を生成するた めの方法において向けられた（目標を定められた）ときに、その方向で２（３ｄ Ｂ）のゲインを有する。また、この最大のあたりの狭いローブは、ここで照射が 低減されているエリア内の物からの移動局への散乱を低減する。スキャッタ（散 乱）を起こす物から移動局に到達する典型的な信号は、移動局からのこれらの散 乱の距離の２乗に概ね比例して減少する傾向がある。隣接するローブによって照 射される散乱の寄与は、移動局でのフェーディングに対してかなり少ない。フェ ーディングの軽減へのマルチローブ・アンテナの寄与は、その放射が適正に目標 に定められたときに、大きく、そのサイズがアンテナ間の距離に一致するマルチ ビーム・アレイの寄与に近くなる。これは図６に示されている。 他の移動局への干渉もまた減少される。他の放射ローブのピークに位置する幾 つかの移動局は、所望される移動局と同じ信号強度を受信するが、有効エリアの ５０％より多くの範囲内の他の移動局は、少なくとも３ｄＢ低い信号を受信し、 また、エリアの２０％の内部では１０ｄＢより多い。 そのような設計の応用は、同じ設備上で送信アンテナ対がダイバーシチ受信対 と共に配置されるときに特に利点がある。好適な実施形態は、アクティブ放射器 モジュール・アレイの対であり、それぞれ受信及び送信アンテナ及び増幅器を備 える。 ここで図７を参照する。各チャンネルからの信号は増幅され、フィルタされ、 次に２つのアクティブ放射器モジュールへ分割される。フェーズ制御は、一方の アクティブ放射器モジュールの相対的な位相を他方に関して変更し、所望される ローブ方向を形成する。ローブを向けるための情報は、異なる方法で達成され得 る。１つの好適な実施形態は、方向情報をそのチャンネルに対する受信ダイバー シチ制御から抽出し、周波数の差を修正することによる。真の方向の発見を伴う ので、位相の不明瞭さはこの場合重要ではなく、なぜなら、その目的は、ＭＳの 方へのローブのピークの１つを指し示すことであり、どのローブかを判定するこ とは重要ではない。適用可能な多くの概算アルゴリズムがある。 図７及び８を参照すると、送信アンテナ４０１及び４０８の対は、好適には、 基地局重要アンテナと共に配置される。アンテナ４０１及び４０８は、好適には 、有効エリア（図８の４１１）内の遠隔の移動局からの信号のフェーディングの 間の相関を避けるために要求される距離だけ間隔をとられ、それは典型的には１ ０波長である。図７を参照すると、ケーブル４０２は好適には高パワー送信信号 （ＲＦ）を搬送するために提供される。多重搬送波線形電力増幅器（Multiple C arrier Linear Power Amplifier）（ＭＣＬＰＡ）４０３、及び低パワー送信信 号を搬送するケーブル４０４が好適に提供される。１つの好適な実施形態におい て、ＭＣＬＰＡ４０３はアンテナの１つに配置されて、ケーブル４０２なしでそ れに接続され、それにより更なる損失を避ける。受動コンバイナ（combiner）４ ０５は、当該技術では知られたように、個々の搬送波からの信号を好適に組み合 わせる。チャンネル・フィルタ４０６及び１チャンネル低パワー増幅器４０７（ 前置増幅器）は、両方とも当該技術では知られており、送信される信号に対して 好適に提供される。信号制御エレメント４０９は、当該技術では知られたように 、図に示すように、フェーズ・シフタ（shifter）によって、ＲＦにおいて実現 される。互換的な実施形態において、信号制御エレメント４０９は、ＩＦにおい て又はベースバンドで実現されてもよい。有効範囲のローブは数字４１０で示さ れ、アンテナ４０１及び４０８の送信信号間の干渉によって生成される。 ここで図９を参照する。図９は、本発明の更なる実施形態に従って動作する図 ５のシステムの動作方法を概略的に示す。 ステップ５００において、システムは、第１アンテナ、例えば水平アンテナを 経由で、入来する信号（incoming signal）を検出する。 ステップ５０２において、システムは、第２アンテナ、例えば垂直アンテナを 経由で同じ入来する信号を検出する。システムはまた、測定される特徴の精度を 向上するように、更なるアンテナ経由でこの入来する信号を検出できることに留 意されたい。 ステップ５０４において、システムは、第１アンテナによって検出した部分お よび第２アンテナによって検出した部分を用いて、入来する信号の偏波を検出す る。 最後に、ステップ５０８において、システムは偏波された、出て行く信号（ou tgoing signal）を送信する。 本発明の別の特徴に従うと、新規な方法及びシステムが提供され、それらは、 送信される信号の偏波をコンスタントに変化させ、それによって、有効範囲を向 上し、従来技術の欠点を克服する。 ここで図１０を参照する。図１０は、本発明の好適な実施形態に従って構成さ れ動作する通信システムを概略的に示し、それを一般的に１００で示す。システ ム１００は基地局１００と移動局１４０とを含む。 基地局１１０は、分割器（スプリッタ）１１２と、フェーズ・シフタ１１４と 、２つの増幅器１１５及び１１６と、水平アンテナ１１７と、垂直アンテナ１１ ８とを含む。コントローラはフェーズ・シフタ１１４に及び増幅器１１５に接続 され、増幅器１１５は更に垂直アンテナ１１８に接続される。増幅器１１６はフ ェーズ・シフタ１１４に及び水平アンテナ１１７に接続される。 基地局１１０は、任意の所望される角度に偏波された信号を送信することがで きる。 移動局１４０は、増幅器１４４と、それに接続され且つ垂直にも水平にも配置 されていないアンテナ１１７を含む。 スプリッタ１１２は、水平アンテナ１１７に及び垂直アンテナ１１８に、送信 のための信号を供給する。 ２つのアンテナはこの信号を個々に送信する。水平アンテナ１１７は信号を１ つの偏波状態で送信し、垂直アンテナ１１８は信号を別の偏波状態で送信する。 この２つの状態は互いに直交である。 両方のアンテナからの組み合わされた信号は最終的な１つの偏波を有し、それ は２つの信号の重みづけされた組み合わせから導出される。 本発明に従うと、最終的な偏波ベクトルは、振幅、位相又はその両方の何れか によって、送信される信号の各々を制御することにより制御することができる。 フェーズ・シフタ１１４は、一方のアンテナに供給された信号の位相を、他方 のアンテナに供給された信号に関してシフトすることによって、信号間の位相を 制御する。この例では、フェーズ・シフタ１１４は、水平アンテナ１１７に供給 された信号のフェーズを制御する。 増幅器１１６及び１１７は、そこに供給された信号の可変増幅を提供すること ができる。従って、アンテナ１１７及び１１８の各々は、多種のパワー・レベル で送信を行うことができる。この例において、スプリッタ１１２は、フェーズ・ シフタ１１４及び増幅器１１５及び１１６を制御し、それによって、最終的な信 号の偏波ベクトルを制御する。 基地局１１０は偏波ベクトルを、個別の様式、連続的な様式その他で変更する ことができる。この例において、基地局１１０は偏波を一定的に変化させる。好 適には、そのレート（rate、割合）は、移動局１４０の速度によって起こるフェ ードのレートよりもかなり高く決定される。運動の放射の速度とフェーディング の間の関係は、 であり、ここにおいてＶは移動局の放射速度であり、λは送信される信号の波長 である。 本発明は、チャンネルにおける高速フェーディングを導入することにより、低 速で移動する移動局のフェーディングを軽減する。殆どのデジタル・ワイヤレス 通信システムは、それらのデジタル変調及びコード化においてインターリーバ（ interleaver）を組み入れる。インターリーバは、長時間フレームにわたって信 号ビットのトレイン（列）をスクランブルし、よって、信号が一時的にフェード するときに、結果的エラーがインターリーバのフレームの長さにわたって分散さ れ、完全なコード・ワードを害しない。インターリーバは、それらの時間フレー ムがフェードの期間よりもかなり長い限り有効であり、従って、高速で移動する ＭＳに対して有効である。 この方法は典型的に、偏波整合の発明が有効ではないエリア、即ち、ＸＰＤ（ 交差偏波識別度）が約４ｄＢより小さいところで有効である。そのようなエリア はまた、室内のような散乱を起こす物の密集や、ＭＳの動きが遅い場合などによ って象徴される。この例に従うと、偏波の変化のレートは、システムのインター リーバが有効となるように十分に高い。 基地局からの送信の偏波状態の高速変化は、フェーディングを、高速フェーデ ィングを作り出すことによって軽減し、それはシステムのインターリーバによっ て軽減される。フェーディング・レートは、インターリーバが有効であるパラメ ータの範囲に整合するように加速される。これは、室内環境で典型的な低い速度 及び高い偏波に対して最も有効である。 各基地局は、図５と関連して説明した偏波整合モードに従って及び偏波変化モ ードに従って動作できることが理解されるであろう。 ここで図１１を参照する。図１１は、本発明の別の好適な実施形態に従って動 作する基地局１１０の動作方法を概略的に示す。 ステップ５２０において、有効エリアのフェード特性が判定される。 ステップ５２２において、フェード特性及びワイヤレス・システムの特徴を用 いての偏波変化パターン。このパターンは所定の任意の変化パターン、線形、サ イクリック、非線形、ランダム、その他であってよい。システムの特徴に対して 偏波の変化が十分に急速であるならば、フェード特性に関係なく一般的パターン を決定することができることに留意されたい。 ステップ５２４において、基地局は、偏波パターン従って、出て行く信号の極 性を変化させ、それを送信する（ステップ５２６）。 本発明の更なる特徴に従うと、可変偏波を提供するレピータが提供される。 移動式の伝搬チャンネルは、伝搬パスに沿った多数の物からのスキャッタリン グによりマルチパスに遭遇する。このチャンネルは移動式ターミナルの動きの結 果としてフェーディングされる。 フェーディングを軽減する１つの効率的な方法は、代替のチャンネルであって 、そのフェーディングが最初のもののフェーディングと相関しない代替のチャン ネルを提供することによる。基地局は、リバース・リンクにおける空間に対して 又は偏波ダイバーシチに対して備えられる。しかしながら、ダイバーシチを欠く ことによりレピータの性能を阻害する。 ここで図１２を参照する。図１２は、本発明の別の好適な実施形態に従って構 成され動作する、一般に６００で示されるレピータを概略的に示す。 レピータ６００は偏波ダイバーシチ・レピータであり、基地局とリンクするド ナー・セクション６０２と、移動式ユニットその他とリンクする分配セクション ６０４とを含む。 ドナー・セクション６０２は、受信エレメント６１６と、２つの直交に偏波さ れた送信エレメント６１０及び６１２を含む。分配セクション６０４は、送信エ レメント６２６と、２つの直交の受信エレメント６２０及び６２２とを含む。 エレメント６１０、６１２、６１６はそれぞれに、増幅器６３０、６３２、６ ３６それぞれによって、エレメント６２０、６２２、６２６に接続される。増幅 器６３０、６３２、６３６は、それぞれの受信エレメント６２０、６２２、６１ ６で受信した信号を、それぞれの送信エレメント６１０、６１２、６２６経由で 送信する前に、増幅する。エレメント６１０、６１２、６１６、６２０、６２２ 及び６２６は基本的にアンテナであり、それらは偏波されている。 レピータ６００はアンテナ６１６からアンテナ６２６への送信パスを提供し、 それは、アンテナ６６６によって供給された垂直に偏波された信号を更に送信す るように設計されている。 レピータ６００はアンテナ６２２及び６２０からアンテナ６１２及び６１０へ の受信パスを更に提供し、それは、移動式ユニットの提供するランダムに偏波さ れた信号を基地局６５０のアンテナ６６２及び６２０に更に送信するように設計 されている。 偏波ダイバーシチ・レピータ６００は、基地局６５０の偏波ダイバーシチ・ア ンテナ６６０及び６６２への、移動式ターミナル（示さず）から受信エレメント ６２０及び６２２経由で受信した波（電波）の２つの直交コンポーネントの２つ のリンクの送信を、透明な様式で提供する。これによって、基地局６５０が、移 動式ターミナルから到達する信号の偏波ダイバーシチ選択又は組み合わせを実行 することを可能にする。 それらの信号を基地局（ドナー側）に送信するレピータのアンテナの偏波は、 基地局のアンテナの偏波と整合しないかもしれない。しかし、各直交偏波の波コ ンポーネントのフェーディングは、それらの間で僅かな相関のみを有する。レピ ータ・アンテナと基地局アンテナとの両方が直交対である限り、有効的なダイバ ーシチに対して重要であるこの相関排除（de-correlation）の度合いは、それに もかかわらず保たれる。 偏波ダイバーシチ・レピータ６００は３つの増幅チャンネルを組み入れる。１ つはドナーから分配への送信のためのものであり、２つは分配側からドナーへの 送信のためのものである。ドナー側はアンテナ６１６によってドナーから信号を 受信する。これは増幅器６３６によって増幅され、分配側でアンテナ６２６によ って適当な放射有効範囲で再送信される。これらのアンテナの好適な構成は垂直 偏波である。 信号は移動式ターミナルからレピータの分配側で２つの直交偏波されたアンテ ナ６２０及び６２２によって受信される。これらは増幅器６３０及び６３２によ って増幅され、ドナー側の２つの直交偏波されたアンテナ６１０及び６１２それ ぞれによって基地局（ドナー）へ再送信される。 本発明の更なる特徴に従うと、可変偏波及び偏波整合を提供するレピータが提 供される。 フォワード・リンク（基地局からの送信）における偏波整合（polarization m atching）はこのリンクを強化するために有効な技術である。それは、出て行く 波の偏波を入来する波の偏波と整合するように適切に重み付けされた、基地局の ２つの直交偏波されたアンテナによる送信を必要とする。レピータが偏波整合を リレーするためには、それは、２つの送信アンテナ及び２つの受信アンテナを、 それらの間の各増幅器とともに、ドナー側と分配側の両方に組み入れねばならな い。 ここで図１３を参照する。図１３は、本発明の別の好適な実施形態に従って構 成され動作する、一般に７００で示されるレピータを概略的に示す。 レピータ７００は偏波ダイバーシチ・レピータであり、基地局とリンクするド ナー・セクション７０２と、移動式ユニットその他とリンクする分配セクション ７０４とを含む。 ドナー・セクション７０２は、２つの直交に偏波された受信アンテナ７１４及 び７１６と、２つの直交に偏波された送信アンテナ７１０及び７１２を含む。分 配セクション７０４は、２つの直交に偏波された送信アンテナ７２４及び７２６ と、２つの直交の受信アンテナ７２０及び７２２とを含む。 アンテナ７１０、７１２、７１４、７１６はそれぞれに、増幅器７３０、７３ ２、７３４、７３６それぞれによって、アンテナ７２０、７２２、７２４、７２ ６に接続される。増幅器７３０、７３２、７３４、７３６は、それぞれの受信ア ンテナ７２０、７２２、７１４、７１６で受信した信号を、それぞれの送信アン テナ７１０、７１２、７２４、７２６経由で送信する前に、増幅する。 レピータ７００はアンテナ７１４及び７１６からアンテナ７２６への送信パス を提供し、それは、アンテナ７６４及び７６６によって供給された任意の方向の 偏波された信号を更に送信するように設計されている。 レピータ７００はアンテナ７２２及び７２０からアンテナ７１２及び７１０へ の受信パスを更に提供し、それは、移動式ユニットの提供するランダムに偏波さ れた信号を基地局７５０のアンテナ７６２及び７６０に更に送信するように設計 されている。 レピータ７００が正しい偏波ベクトルを移動式ターミナルに戻すようにリレー するためには、アンテナ対７１４及び７１６間の偏波転送がアンテナ７２４及び ７２６間の偏波転送と同一であるべきことに留意されたい。 本発明の更なる特徴に従うと、従来技術の欠点を克服する空間ダイバーシチ・ レピータかが提供される。 ここで図１４を参照する。図１４は、本発明の別の好適な実施形態に従って構 成され動作する、一般に８００で示す空間ダイバーシチ・レピータを概略的に示 す。 デバイス８００は２つのドナー送受信機８０２、８０４と、２つのサブスクラ イバ送受信機８０６、８０８と、４つの増幅器８１０、８１２、８１４、８１６ とを含む。送受信機の各々は受信アンテナ及び送信アンテナを含むことができる ことに留意されたい。この例において、送受信機の各々は、ダイプレクサによっ て制御される１つのアンテナを含む。 増幅器８１０及び８１２は送受信機８０２と８０６の間に接続される。増幅器 ８１４及び８１６は送受信機８０４と８０８の間に接続される。レピータ８００ は、２つの基地局８３０及び８３２を複数の移動局（示さず）に同時にリレーす る。 分配側において、レピータのダイバーシチ・アンテナは、移動式ターミナルか ら到達する波の角スパンに従って空間をとられる。このように配置されると、ア ンテナ８０６と８０８によって受信される信号のフェーディングは相関排除され る。しかしながら、レピータから基地局へのチャンネルは固定的であり、基地局 のアンテナの各々は信号をアンテナ８０２と８０４の両方から受信する。基地局 に到達する信号の相関排除は、アンテナ８０２と８３０の間のチャンネルをアン テナ８０４と８３２の間のチャンネルから分離することにより、又はアンテナ８ ０２と８０４の何れか又は両方からの放射を時間的に変化させることにより、達 成される。これは、時間可変フェーズ・シフタによってアンテナ８０２又は８０ ４の放射フェーズを時間的に変化させることによって、又は、さもなければ、ア ンテナ８０４の放射パターンを時間的に変化させることによって達成される。 送受信機８０２及び８０４は、送信用と受信用の２つの別個のアンテナか、又 はダイプレクサ及び１つのアンテナの何れかを組み入れる。送受信機８０４は１ つのアンテナと、増幅器に接続された可変フェーズ・シフタ又は可変減衰機とを 組み入れる。送受信機８０８は１つのアンテナを組み入れる。 レピータと基地局の間のチャンネルとレピータと移動ターミナルの間のチャン ネルとを相関排除するための規則が維持される限り、レピータと基地局との間の 通信のモードは、レピータと移動局との間のダイバーシチのモードに依存しない ことに留意されたい。従って、基地局への通信が基地局空間ダイバーシチを経由 であるときに、レピータと移動局の間で偏波ダイバーシチを行うことができる。 次に図１６を参照する。図１６は、本発明の別の好適な実施形態に従って構成 され動作する、一般に５５０で示された混合空間偏波ダイバーシチ・レピータを 概略的に示す。 レピータ５５０はドナー・セクション５５２とサブスクライバ・セクション５ ５４とを含む。ドナー・セクション５５２は偏波ダイバーシチ送受信機として構 成される。サブスクライバ・セクション５５４は空間ダイバーシチ送受信機とし て構成される。 ドナー・セクション５５２は、基地局５８２の垂直偏波されたアンテナ５９４ にワイヤレスでリンクされる垂直偏波されたアンテナ５６４と、基地局５８２の ２つの直交に偏波されたアンテナ５９０及び５９２にワイヤレスでリンクされる ２つの直交に偏波されたアンテナ５６０及び５６４とを含む。 サブスクライバ・セクション５５４は、２つの間隔をあけられたアンテナ５６ ６と５６８とを含む。レピータ５５０は３つの増幅器５７０、２７２、５７４を 更に含む。増幅器５７０はアンテナ５６０と５６６の間に接続され、アンテナ５ ６６によって受信した信号を、アンテナ５６０経由で送信する前に増幅する。 増幅器５７２はアンテナ５６２と５６８の間に接続され、アンテナ５６８によ って受信した信号を、アンテナ５６２経由で送信する前に増幅する。 増幅器５７４はアンテナ５６４と５６８の間に接続され、アンテナ５６４によ って受信した信号を、アンテナ５６８経由で送信する前に増幅する。 従って、レピータ５５０は、サブスクライバ・セクション５５４側において１ つの種類の相関のない通信を提供し、ドナー・セクション５５６側において別の 種類の相関のない通信を提供する。 本発明は、ここで特定的に示し且つ説明したものに制限されないことが当業者 には理解されるであろう。本発明の範囲は請求の範囲によって規定される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 １２１２０１ (32)優先日 平成９年６月30日(1997．6．30) (33)優先権主張国 イスラエル（ＩＬ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，Ｍ Ｗ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，Ｅ Ｓ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ，ＩＤ ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ， ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，Ｍ Ｇ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ， ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，Ｖ Ｎ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． モジュール式のセル方式ワイヤレス通信基地局であって、 所望のアンテナ位置に配置される複数のアクティブ放射器モジュールであって 、各モジュールは送信及び受信のための少なくとも１つのアンテナと、電力増幅 器を備える送信機と、受信機とを備える、アクティブ放射器モジュールと、 前記モジュールの各々の相対的な振幅及び位相を制御するビーム形成ネットワ ークと、 前記ビーム形成ネットワーク経由で前記複数のアクティブ放射器モジュールを 用いて低パワー・リンクを通じて送信を行い、且つ低ノイズ増幅器経由で低パワ ー・リンクを通じて受信を行うＲＦフロント・エンドと 送信ＣＤＭＡ遅延ダイバーシチを提供する遅延ダイバーシチ・モジュールと を備えるモジュール式のセル方式ワイヤレス通信基地局。 ２． 請求項１に記載のモジュール式のセル方式ワイヤレス通信基地局であっ て、 前記遅延ダイバーシチ・モジュールは、ＳＡＷ遅延線と遅延線挿入の損失を補 償する増幅器とを備える、 モジュール式のセル方式ワイヤレス通信基地局。 ３． 請求項１に記載のモジュール式のセル方式ワイヤレス通信基地局であっ て、 前記遅延ダイバーシチ・モジュールは、送信ビーム形成ネットワーク入力で接 続される、 モジュール式のセル方式ワイヤレス通信基地局。 ４． 請求項１に記載のモジュール式のセル方式ワイヤレス通信基地局であっ て、 前記遅延ダイバーシチ・モジュールは、アクティブ・アンテナ送信入力で接続 される、 モジュール式のセル方式ワイヤレス通信基地局。 ５． セル方式無線のための偏波ダイバーシチ及び整合システムであって、 基地局でのデュアルの偏波されたアンテナの対であって、各アンテナが適当な 受信チャンネルを備える、デュアルの偏波されたアンテナの対と、 偏波ダイバーシチを基地局受信機に加える、信号組み合わせ及び制御の回路と を備えるシステム。 ６． 請求項５に記載のシステムであって、 前記回路は２つの時定数によって特徴付けられ、高速の回路は、受信したリバ ース・リンクのフェーディング信号に適用し、２つのアンテナの重みを変更し、 低速の回路は、移動局の物理的移動を追従し、受信した信号のフェーディングを 平均する、 システム。 ７． 請求項６に記載のシステムであって、 前記低速の回路は、受信した信号からの情報によって駆動され、送信された信 号の偏波を入来する信号のそれに整合する、 システム。 ８． 請求項６に記載のシステムであって、 前記低速の回路は、受信信号から平均偏波ベクトル方向を検出し、前記平均偏 波ベクトル方向に従って前記受信信号から出力整合した信号を生成する、 システム。 ９． 請求項５から７の何れかに記載のシステムであって、 ２つの受信アンテナからの信号は、前記信号組み合わせ及び制御の回路によっ て制御される重みによって重み付けされ、前記重みは、前記送信アンテナの偏波 及びゲインの差に従って前記重みを変換する変換回路に供給される。 システム。 １０． 請求項５から９の何れかに記載のシステムであって、 高速制御変動を平均化し、且つ前記の局の物理的態勢変化から起こる低速変動 にのみ応答するローパス・フィルタを備える、 システム。 １１． 請求項１０に記載のシステムであって、 送信チェーンは２つのブランチに分割され、重みは各受信チャンネルに対する 各前記分岐に供給される、 システム。 １２． 請求項１０に記載のシステムであって、 送信チェーンは、固定のパワーで動作する２つのブランチに分割され、前記ブ ランチの１つの位相は、０°、＋９０°、＋１８０°、−９０°及び−１８０° の間で切換えられる、 システム。 １３． 移動通信システムの移動局に対する送信ゲインを増加する方法であっ て、 複数の放射ローブによって特徴付けられる放射パターンを形成するように、２ つの送信アンテナから実質的に同時に送信するステップであって、各ローブは前 記アンテナ間の距離に反比例する幅により特徴付けられ、前記ローブの振幅は前 記アンテナの前記放射パターンによって制限される、ステップと、 移動局に対する送信方向を判定するステップと、 前記送信方向において最大を生成するよに前記パターンを向け、それによって 前記移動局に対する送信ゲインを増加し、外部の物からの前記移動局内へのスキ ャッタリングを減少するステップと を備える方法。 １４． 請求項１３に記載の方法であって、 前記の送信方向を判定するステップは、各アンテナからの信号を増幅及びフィ ルタリングし、前記信号を分割し、前記方向を判定するために互いに相対的に前 記信号の位相を変更することを含む、 方法。 １５． 請求項１３に記載の方法であって、 前記の送信方向を判定するステップは、所与のアンテナ・チャンネルに対する 受信ダイバーシチ制御から方向情報を抽出し、周波数における差を修正すること を含む、 方法。 １６． 移動通信システムの移動局に対する送信ゲインを増加するための装置 であって、 一対のダイバーシチ受信アンテナとともに配置された２つの送信アンテナであ って、複数の放射ローブによって特徴付けされる放射パターンを形成するように 実質的に同時に送信し、各ローブは前記送信アンテナ間の距離に反比例する幅に より特徴付けられ、前記ローブの振幅は前記送信アンテナの前記放射パターンに よって制限される、送信アンテナと、 照準装置であって、移動局に対する装置方向における最大を生成するよにパタ ーンを向け、それによって移動局に対する送信ゲインを増加し、外部の物からの 前記移動局内へのスキャッタリングを減少する照準装置と を備える装置。 １７． 請求項１６に記載の装置であって、 前記送信アンテナ及び前記受信アンテナは、複数のアクティブ放射器モジュー ル・アレイを含む、 装置。 １８． 請求項１６又は１７に記載の装置であって、 前記送信アンテナは、有効エリア内の遠隔の移動局からの信号のフェーディン グの間の相関を避けるために必要な距離だけ間隔がとられる、 装置。 １９． ワイヤレス送受信機の有効範囲を向上するシステムであって、 ２つの直交の偏波された状態で、出て行く信号を送信する手段と、 前記状態の少なくとも１つの状態の偏波を制御する手段とを含み、前記出て行 く信号を任意の所望の方向で偏波する、 システム。 ２０． 請求項１９に記載のシステムであって、 前記の送信する手段は複数のアンテナを含み、 前記アンテナの少なくとも１つのものは、所定の偏波ベクトルで前記出て 行く信号の一部を送信し、 前記アンテナの少なくとも別の１つのものは、前記所定の偏波ベクトルと 直交の偏波ベクトルで前記出て行く信号の一部を送信する、 システム。 ２１． 請求項１９に記載のシステムであって、 前記の制御する手段は、前記出て行く信号の偏波の方向を一定的に変更する、 システム。 ２２． ワイヤレス送信機の有効範囲を向上する方法であって、 出て行く信号を受信するステップと、 偏波変化パターンに従って、前記出て行く信号の偏波ベクトルの方向を一定的 に変更するステップと、 前記の偏波した出て行く信号を送信するステップと を備える方法。 ２３． 請求項２２に記載の方法であって、 前記偏波変化パターンを判定するステップを更に含む 方法。 ２４． 請求項２３に記載の方法であって、 前記偏波変化パターンは、前記ワイヤレス送信機の特性から判定されることが できる 方法 ２５． 請求項２３に記載の方法であって、 前記偏波変化パターンは、前記ワイヤレス送信機によってカバーされるエリア の特性から判定されることができる 方法。 ２６． 請求項２５に記載の方法であって、 前記エリアの特性を判定するステップを更に含む、 方法。 ２７． 請求項２２に記載の方法であって、 前記偏波変化パターンは、 線形偏波変化パターン、 サイクリック偏波変化パターン、 非線形偏波変化パターン、及び ランダム偏波変化パターン からなるリストから選択される、 方法。 ２８． 中継デバイスであって、 基地局の送信アンテナにリンクするためのドナー・アンテナと、 前記基地局の２つの直交的偏波された受信アンテナにリンクするための、２つ の直交的偏波されたドナー・アンテナと、 少なくとも１つの移動送受信機にリンクするための、サブスクライバ側アンテ ナと、 前記少なくとも１つの移動送受信機にリンクするための、２つの直交的偏波さ れたサブスクライバ側アンテナと、 前記ドナー・アンテナと前記サブスクライバ側アンテナの間に接続される第１ 増幅器であって、前記ドナー・アンテナによって受信した信号を、前記サブスク ライバ側アンテナを経由で該信号を送信する前に増幅する第１増幅器と、 前記直交的偏波されたドナー・アンテナの１つと前記直交的偏波されたサブス クライバ側アンテナの１つの間に接続される第２増幅器であって、前記１つの直 交的偏波されたサブスクライバ側アンテナによって受信した信号を、前記１つの 直交的偏波されたドナー・アンテナを経由で該信号を送信する前に増幅する第２ 増幅器と、 前記直交的偏波されたドナー・アンテナの別の１つと前記直交的偏波されたサ ブスクライバ側アンテナの別の１つの間に接続される第３増幅器であって、前記 別の１つの直交的偏波されたサブスクライバ側アンテナによって受信した該信号 を、前記別の１つの直交的偏波されたドナー・アンテナを経由で該信号を送信す る前に増幅する第３増幅器と を備える中継デバイス。 ９． 中継デバイスであって、 基地局の２つの直交的偏波された受信アンテナにリンクするための、２つの直 交的偏波されたドナー送信アンテナと、 前記基地局の２つの直交的偏波された送信アンテナにリンクするための、２つ の直交的偏波されたドナー受信アンテナと、 少なくとも１つの移動送受信機にリンクするための、２つの直交的偏波された サブスクライバ側送信アンテナと、 少なくとも１つの移動送受信機にリンクするための、２つの直交的偏波された サブスクライバ側受信アンテナと、 前記直交的偏波されたドナー送信アンテナの１つと前記直交的偏波されたサブ スクライバ側受信アンテナの１つの間に接続される第１増幅器であって、前記１ つの直交的偏波されたサブスクライバ側受信アンテナによって受信した信号を、 前記１つの直交的偏波されたドナー送信アンテナを経由で該信号を送信する前に 増幅する第１増幅器と、 前記直交的偏波されたドナー送信アンテナの別の１つと前記直交的偏波された サブスクライバ側受信アンテナの別の１つの間に接続される第２増幅器であって 、前記別の１つの直交的偏波されたサブスクライバ側受信アンテナによって受信 した信号を、前記別の１つの直交的偏波されたドナー送信アンテナを経由で該信 号を送信する前に増幅する第２増幅器と、 前記直交的偏波されたドナー受信アンテナの１つと前記直交的偏波されたサブ スクライバ側送信アンテナの１つの間に接続される第３増幅器であって、前記１ つの直交的偏波されたドナー受信アンテナによって受信した信号を、前記１つの 直交的偏波されたサブスクライバ側送信アンテナを経由で該信号を送信する前に 増幅する第３増幅器と、 前記直交的偏波されたドナー受信アンテナの別の１つと前記直交的偏波された サブスクライバ側送信アンテナの別の１つの間に接続される第４増幅器であって 、前記別の１つの直交的偏波されたドナー受信アンテナによって受信した信号を 、前記別の１つの直交的偏波されたサブスクライバ側送信アンテナを経由で該信 号を送信する前に増幅する第４増幅器と を備える中継デバイス。 ３０． ランダムに偏波された信号を中継する方法であって、 第１の状態及び第２の状態で信号を受信するステップであって、それによって 、前記第１の偏波状態で受信した前記信号の第１部分及び前記第２の偏波状態で 受信した前記信号の第２部分を提供する、ステップと、 前記第１の偏波状態に従って前記第１部分及び前記第２の偏波状態に従って前 記第２部分を送信するステップと を含む。 方法。 ３１． 請求項３０に記載された方法であって、 前記送信するステップの前に、前記第１部分及び前記第２部分を増幅するステ ップを更に含む 方法。 ３２． 請求項３０に記載された方法であって、 前記第１の偏波状態は前記第２の偏波状態と直交である、 方法。 ３３． 中継デバイスであって、 ドナー側送受信機セクションと、 サブスクライバ側送受信機セクションと、 前記ドナー側送受信機セクションと前記サブスクライバ側送受信機セクション の間に接続された増幅手段と を備え、 前記ドナー側は、第１の非相関様式で、出て行く信号を送信する、複数のドナ ー側送受信機エレメントを含み、 前記サブスクライバ側は、第２の非相関様式で、入来する信号を受信する、複 数のサブスクライバ側送受信機エレメントを含む、 中継デバイス。 ３４． 請求項３３に記載の中継デバイスであって、 前記第１の非相関様式と前記第２の非相関様式の少なくとも１つは、空間ダイ バーシチを組み入れる、 中継デバイス。 ３５． 請求項３３に記載の中継デバイスであって、 前記第１の非相関様式と前記第２の非相関様式の少なくとも１つは、偏波ダイ バーシチを組み入れる、 中継デバイス。