JP2004502334A - Ｆｄｄ無線通信システムでスマートアンテナを用いる装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、スマートアンテナの使用上のアップリンク電波及びダウンリンク電波の非対称な伝搬による制約を解決するための、周波数分割双方向符号分割多重アクセス方式通信システムでスマートアンテナを用いる装置及び方法に関する。無線基地局は、送信及び受信用のスマートアンテナアレイと、それぞれと関連づけられたＲＦ送信器及び受信器と、共通ベースバンド信号プロセッサとを有する。この本発明の方法は、受信信号から得られるＤＯＡ（到来方向）信号の推定を用いてメインパス方向を判定し、ダウンリンクビーム形成方式において、取得が期待される送信ビーム形状をメインパス方向に基づいて合成する。このシステムは、スマートアンテナの長所を得て、セルのカバー範囲を向上させ、システム容量を増加させ、コストを低減することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的には、符号分割多重アクセス方式（ＣＤＭＡ）携帯移動通信システムに関し、詳細には、周波数分割双方向（ＦＤＤ）ＣＤＭＡ携帯移動通信システムに適用されるスマートアンテナ技術に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
スマートアンテナは、最新の無線通信において最も重要な技術の１つである。特に、スマートアンテナ技術をＣＤＭＡ携帯移動通信システムで用いる場合には、システム容量の大幅な増加、無線基地局のカバー範囲の増大、システムコストの低減、システム性能の向上等といった長所がある。従って、スマートアンテナ技術は、世界中で関心を持たれる重要な技術になっている。
【０００３】
現在、スマートアンテナ技術は、主に、携帯移動通信システム、無線加入者ループ及び無線ＬＡＮ等を含む時分割双方向（ＴＤＤ）ＣＤＭＡ無線通信システムで用いられている。この主な理由は、ＴＤＤシステムでは、送信チャネル及び受信チャネルが同一周波数を用いており、アップリンク（受信）及びダウンリンク（送信）の電波の伝搬特性が同じだからである。従って、アップリンクから得られる受信信号ビーム形成パラメータを、ダウンリンクビーム形成に再び用いることができる。その結果、スマートアンテナの長所が完全に活かされる。
【０００４】
しかし、現在の携帯移動通信システムでは、ＦＤＤ無線通信システムが最も一般的である。ＦＤＤ無線通信システムでは、アップリンク及びダウンリンクが異なる搬送周波数を用い、アップリンク及びダウンリンクの電波の伝搬特性が全く異なる。その結果、アップリンクから得られる受信信号ビーム形成パラメータをダウンリンクビーム形成に再び用いることはできず、スマートアンテナの長所を完全に活かすことができない。
【０００５】
ＦＤＤ無線通信システムの基地局では、スマートアンテナを用いた場合、受信リンクと送信リンクとが異なる周波数帯で同時に動作するので、１組又は複数組のスマートアンテナアレイを、受信及び送信のそれぞれに用いることができる。受信リンクスマートアンテナの動作方法及び原理については、例えば、「スマートアンテナを有する時分割双方向同期ＣＤＭＡ無線通信システム」（“Ａ ｔｉｍｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｄｕｐｌｅｘ ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ＣＤＭＡ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ ｓｍａｒｔ ａｎｔｅｎｎａ”）という名称の中国特許第ＺＬ９７ １ ０４０３９．７号等のＴＤＤ無線通信システムで用いられているスマートアンテナ技術を参照することができる。しかし、送信ダウンリンクのビーム形成に、各アンテナユニットと関連づけられた受信アップリンクビーム形成から得られたパラメータを単純に用いることはできない。これは、ＦＤＤ無線通信システムのアップリンク及びダウンリンクの非対称な電波伝搬特性によって決定される。
【０００６】
本発明の目的は、ＦＤＤ無線通信システムでスマートアンテナを用いる方法及び装置の提供である。この方法及び装置は、アップリンク及びダウンリンクの非対称な電波伝搬特性によって生じる、ＦＤＤ ＣＤＭＡ移動通信システムでスマートアンテナを用いる際の障害を克服することが可能である。従って、スマートアンテナを用いたＦＤＤ ＣＤＭＡ携帯移動通信システムを実現することができる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の１つの態様によれば、ＦＤＤ無線通信システムでスマートアンテナを用いる方法は、
ａ．ダウンリンク無線周波数送信及びアップリンク無線周波数受信が、独立したスマートアンテナアレイと、給電ケーブルと、無線周波数送信器又は無線周波数受信器とをそれぞれ用いると共に、共通のベースバンド信号処理器を用いる工程と、
ｂ．アップリンク受信信号から得られた信号到来方向推定値によってアップリンク受信信号のメインパスの方向を判定する工程と、
ｃ．メインパスの方向に従って、期待されるダウンリンク送信ビーム形状を得る工程と、
を有することを特徴とする。
【０００８】
アップリンク受信信号から得られた信号到来方向推定によってメインパスの方向を判定する前記工程は、次の工程を更に含む。Ｎ個の受信信号処理器が、受信アンテナアレイ及び受信器から入力されるＮ個のデジタル信号に復調及びスペクトル逆拡散を行う。受信ビーム形成器は、各デジタル信号に対して到来方向推定を行い、各デジタル信号に対して受信ビーム形成を行うための組み合わせアルゴリズムを生成すると共に、メインパスの方向を得て、メインパスの到来方向推定値をダウンリンク送信リンクに送る。次に、組み合わされたデジタル信号は、後処理器にて元のＮ個の受信信号に回復される。
【０００９】
アップリンク受信信号から得られた信号到来方向推定によってメインパスの方向を判定する前記工程は、基地局の共通ベースバンド信号処理器にて行われる。
【００１０】
メインパスの方向に従って、取得が期待されるダウンリンク送信ビーム形状を得る前記工程は、次の工程を更に含む。基本デジタル信号処理器は、送信待ちの各デジタル信号に対してチャネル符号化、インターリーブ、スペクトル拡散変調及び無線周波数変調を含む基本的な処理を行い、送信ビーム形成器に送る。送信ビーム形成器は、受信ビーム形成器から入力されるメインパスの到来方向推定値を参照して、各デジタル信号に対する送信アンテナビーム形成を行う。各送信リンクに対して、デジタルコンバイナにてデジタル的な組み合わせが行われ、生成されたＭ個のデジタル信号は個々の送信器及び送信スマートアンテナアレイに送られる。
【００１１】
送信ビーム形成器が、受信ビーム形成器から入力されるメインパスの到来方向推定値を参照して、各デジタル信号に対する送信アンテナビーム形成を行う前記工程は、送信スマートアンテナアレイへの送信待ちデータに対して、送信ビーム形成に必要な振幅及び位相値を加えるものである。
【００１２】
メインパスの方向に従って、期待されるダウンリンク送信ビーム形状を組み合わせる前記工程は、共通ベースバンド信号処理器にて行われる。
【００１３】
無線周波数受信器によってＡ／Ｄ変換器を介し、又は無線周波数送信器によってＤ／Ａ変換器を介し、次に高速データバスを介して、共通ベースバンドデジタル信号処理器へのデジタル信号送信が行われる。
【００１４】
前記ダウンリンク無線周波数スマートアンテナアレイ及びアップリンク無線周波数スマートアンテナアレイは、共に１組又は複数組あってよい。
【００１５】
前記ダウンリンク送信ビーム形状はペンシルビームであってもよい。
【００１６】
ダウンリンク送信ビーム形成の前記組み合わせの方法は、送信スマートアンテナアレイの幾何学的構造によって決定される。
【００１７】
本発明の別の態様によれば、ＦＤＤ無線通信システムでスマートアンテナを用いる装置は、アンテナ給電システムを構成する受信アンテナアレイ及び送信アンテナアレイと、受信アンテナアレイに接続された無線周波数受信器と、送信アンテナアレイに接続された無線周波数送信器と、共通ベースバンド信号処理器とを有し、無線周波数受信器及び無線周波数送信器はデータバスを介してベースバンド信号処理器に接続され、無線周波数受信器及び無線周波数送信器は共通の周波数及びタイミングユニットを用いる。
【００１８】
前記受信アンテナアレイは、給電ケーブルを介してＮ個の無線周波数受信器にそれぞれ接続されたＮ個の受信アンテナユニットを有する。前記送信アンテナアレイは、給電ケーブルを介してＭ個の無線周波数送信器にそれぞれ接続されたＭ個の送信アンテナユニットを有する。ここで、Ｍ及びＮは正の整数である。
【００１９】
前記ベースバンド信号処理器は、アップリンクベースバンド信号処理器及びダウンリンクベースバンド信号処理器で構成される。アップリンクビーム形成において、アップリンクベースバンド信号処理器は、メインパスのＤＯＡ推定値を、ダウンリンクビーム形成のためにダウンリンクベースバンド信号処理器に送る。
【００２０】
前記アップリンクベースバンド信号処理器は、受信アンテナアレイ及び受信器から入力されるＮ個のデジタル信号に復調及び逆拡散を行うＮ個の受信信号処理器と、Ｎ個の受信信号処理器からそれぞれ入力されるＮ個のデジタル信号に対するＤＯＡ推定を行うと共にＮ個のデジタル信号を組み合わせる受信ビーム形成器と、組み合わされたデジタル信号を元のＮ個の受信デジタル信号に回復する後処理器とを有する。前記ダウンリンクベースバンド信号処理器は、送信待ちの各デジタル信号に幾つかの基本的な処理を行う基本デジタル信号処理器と、受信ビーム形成器から入力されるメインパスのＤＯＡ推定値を参照して、基本デジタル信号処理器から出力される各デジタル信号に対する送信アンテナビーム形成を行う送信ビーム形成器と、各送信リンクに対するデジタル的な組合せを行い、Ｍ個の送信器とＭ個のアンテナユニットを有する送信アンテナアレイとに送られるＭ個のデジタル信号を形成するデジタルコンバイナとを有する。
【００２１】
本発明では、ＦＤＤ ＣＤＭＡ移動通信システムの基地局において、無線周波数受信及び無線周波数送信は個々にスマートアンテナアレイを用いる。スマートアンテナアレイを構成するアンテナユニットと、関連づけられた給電ケーブルとは、対応する無線周波数送信器又は無線周波数受信器にそれぞれ接続され、更にＡＤＣ及びＤＡＣをそれぞれ介して共通ベースバンド信号処理器に接続されている。
【００２２】
本発明では、メインパスの方向は、受信信号から得られる信号ＤＯＡ推定値を用いて判定される。次に、このメインパスの方向に従って、期待される送信ビーム形状、例えばペンシルビームが得られる。ダウンリンクビーム形成の方法は、送信アンテナアレイの幾何学的構造によって決定され、これはアンテナアレイ理論において周知である。
【００２３】
本発明の方法によれば、ＦＤＤ無線通信システムにおいて、基地局はスマートアンテナのアップリンクにおける機能及び特性を完全に得ることができると共に、ダウンリンクにおいても、干渉の低減及び等価送信電力の増加を含むスマートアンテナの主な機能が実現される。
【００２４】
本発明では、アップリンクのために、スマートアンテナの任意の信号組み合わせ方法を用いて、スマートアンテナの長所を完全に活かすことができる。特に移動環境におけるダウンリンクでは、スマートアンテナの基本的な長所を得ることができ、更に、ダウンリンクビーム形成と加入者端末位置との間に厳密な関係がなく、これは、高速移動環境で動作する加入者端末にとって、より好ましい。
【００２５】
本発明の方法及び基地局用装置は、ＦＤＤ ＣＤＭＡ移動通信システムにスマートアンテナ技術を適用する際の、アップリンク及びダウンリンクの電波の伝搬が非対称であることによって生じる制約及び障害を克服することがきる。同時に、セルのカバー範囲が向上し、システム容量が大きく増加し、コストが低減される。
【００２６】
本発明のＦＤＤ無線通信システムのスマートアンテナと、ＴＤＤ無線通信システムのスマートアンテナとを比較すると、ＦＤＤ無線通信システムのダウンリンクビーム形成でマルチパス信号を組み合わせることは不可能ではあっても、そして、時間遅延を用いて１符号チップ幅以内のマルチパス信号を組み合わせることの長所が失われても、しかし、これは単にダウンリンクビーム形成においてマルチパス信号の組み合わせを考慮しなかったからであり、ダウンリンクビーム形成は位相（時間）の影響を受けず、高速で移動する端末に非常に適している。このように、高速移動環境にスマートアンテナ技術を適用する際の問題が解決される。
【００２７】
実験では、ＦＤＤ ＣＤＭＡ移動通信システムの基地局のスマートアンテナに本発明の方法及び装置を適用すると、このシステムはセルのカバー範囲を向上させ、容量を増加させ、コストを低減し、高速移動環境における動作をサポートすることが示されている。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、図面及び実施形態を参照し、本発明を更に説明する。
【００２９】
本発明は、ＦＤＤ ＣＤＭＡ無線通信システムでスマートアンテナを用いる方法及び装置である。以下、ＩＭＴ−２０００のＣＤＭＡ ＦＤＤシステム等といったＦＤＤ ＣＤＭＡ無線通信システムを例にして、本発明の技術的なスキーム及び技術的な長所を詳細に説明する。
【００３０】
図１は、スマートアンテナを有するＴＤＤ無線通信システムの無線基地局１０のブロック図である。基地局はＣＤＭＡ ＴＤＤモードで動作する。基地局のアンテナ給電システムは、Ｎ個のアンテナユニット１１、１２、１３、…、１Ｎから成るアンテナアレイと、関連づけられた給電ケーブル、即ち、Ｎ個のアンテナ給電ケーブルとで構成される。Ｎ個のアンテナ給電ケーブルは、Ｎ個の無線周波数トランシーバＴＲｘ２１、２２、２３、…、２Ｎにそれぞれ対応して接続されている。無線周波数トランシーバは、共通のローカル発振源（周波数及びタイミングユニット）３０を用いる。即ち、Ｎ個の無線周波数トランシーバＴＲｘは同期して（コヒーレントに）動作する。
【００３１】
各無線周波数トランシーバの受信信号は、内部のアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）を介してデジタルサンプル信号に変換される。デジタルサンプル信号は高速データバス３１に送られる。高速データバス３１上の送信待ちデジタル信号は、対応する無線周波数トランシーバＴＲｘに送られ、内部のデジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）を介してアナログ信号に変換される。次に、アナログ信号は、対応するアンテナ給電ユニットを介して送信される。
【００３２】
ベースバンドデジタル信号処理は全て、ベースバンドデジタル信号処理器３３で実行される。ベースバンドデジタル信号処理の方法については、中国特許第ＺＬ９７ １ ０４０３９．７号等の関連特許を参照することができる。今日の進歩したデジタル信号処理（ＤＳＰ）技術を用いて、ベースバンドデジタル信号処理器３３は、信号の変調及び復調、受信及び送信ビーム形成等の機能を実施することができ、マルチアドレス及びマルチパスの干渉を克服し、受信信号のＳ／Ｎ比及び感度を高め、等価等方放射電力（ＥＩＲＰ）を高めることができる。スマートアンテナを有するＴＤＤ無線通信システム基地局の１組のアンテナ給電システムは、同時に受信及び送信（ＴＲｘ）のために用いられる。
【００３３】
上記の図１の説明は、最新のスマートアンテナの原理及び概念でもある。
【００３４】
図２は、本発明の、スマートアンテナを有するＦＤＤ無線通信システム用の無線基地局６０のブロック図である。基地局はＣＤＭＡ ＦＤＤモードで動作する。基地局のアンテナ給電システムは、２つのアンテナアレイ、即ち、受信アンテナアレイ及び送信アンテナアレイを有する。受信アンテナアレイ（アップリンク）は、Ｎ個の受信アンテナユニット７１、７２、７３、…、７Ｎと、関連づけられた給電ケーブルとを有する。即ち、Ｎ個の受信アンテナ給電ユニットで構成される。Ｎ個の受信アンテナ給電ユニットは、Ｎ個の無線周波数受信器（Ｒｘ）４１、４２、４３、…、４Ｎにそれぞれ接続されている。送信アンテナアレイ（ダウンリンク）は、Ｍ個の送信アンテナユニット８１、８２、８３、…、８Ｎと、関連づけられた給電ケーブルとを有する。即ち、Ｍ個の送信アンテナ給電ユニットで構成される。Ｍ個の送信アンテナ給電ユニットは、Ｍ個の無線周波数送信器（Ｔｘ）５１、５２、５３、…、５Ｍにそれぞれ接続されている。無線周波数受信器及び送信器は、共通のローカル発振源（周波数及びタイミングユニット）９０を用いる。即ち、Ｎ個の無線周波数受信器及びＭ個の無線周波数送信器は、同期して（コヒーレントに）動作する。
【００３５】
アップリンクでは、各無線周波数受信器（Ｒｘ）の受信信号は、内部のＡＤＣを介してデジタルサンプル信号に変換され、次に、このデジタルサンプル信号は高速データバス９１に送られる。無線基地局６０では、個々の無線周波数受信リンクから入力された信号のベースバンドデジタル信号処理は、ベースバンドデジタル信号処理器９３で実行される。このベースバンドデジタル信号処理は、復調、スペクトルの逆拡散、各種の干渉の克服、ＤＯＡ推定値の取得、及び受信ビーム形成等を含む。デジタル信号処理の方法は、ＴＤＤ無線通信システムにおけるスマートアンテナのビーム形成方法と同じである。これについては、本出願人の「スマートアンテナを有する時分割双方向同期ＣＤＭＡ無線通信システム」（“Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ ＣＤＭＡ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ ｓｍａｒｔ ａｎｔｅｎｎａ”）という名称の中国特許第ＺＬ９７ １ ０４０３９．７号、及び他の関連特許を参照することができる。
【００３６】
ダウンリンクでは、送信待ちのデジタル信号は、まず、ベースバンドデジタル信号処理器９３において、チャネル割当て、チャネル符号化、インターリーブ、Ｉ／Ｑ（ｉｎ ｐｈａｓｅ／ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ ｐｈａｓｅ）分離、変調及びスペクトル拡散等を含む基本的デジタル信号処理によって処理され、次に、ダウンリンクビーム形成が行われる。ダウンリンクビーム形成は、アップリンクのベースバンドデジタル信号処置から得られたＤＯＡ推定に基づく。ダウンリンクビーム形成の手段は、アンテナアレイ理論における周知のアルゴリズムを用いることが可能である。ダウンリンクビーム形成では、各送信リンクに送信されるべきデジタル信号に、ビーム形成に必要な位相及び振幅値が加えられ、次に、複数の符号チャネル信号をデジタル的に組み合わせ、各送信リンクに対する送信待ちのデジタル信号が形成される。送信待ちのデジタル信号は、高速データバス９１を介して、それぞれ対応する無線周波数送信器（Ｔｘ）に送られ、内部のＤＡＣによる変換後、アナログ信号となって、対応する送信アンテナユニットを介して送信される。
【００３７】
図２は本発明の装置を示しており、この装置は、本発明のアップリンク及びダウンリンクビーム形成方法を用いる。従って、スマートアンテナを有する無線基地局は、ＦＤＤ無線通信システムとして実施される。
【００３８】
図３では、ＦＤＤ ＣＤＭＡ無線通信システムを例に、ベースバンドデジタル信号処理器及び信号処理手順を詳細に説明する。
【００３９】
アップリンク用ベースバンドデジタル信号処理器では、受信アンテナアレイ及び受信器から入力されるＮ個のラインデジタル信号１０１、１０２、１０３、…、１０Ｎが、まず、対応するＮ個の受信信号処理器１１１、１１２、１１３、…、１１Ｎに入力され、それぞれに復調及びスペクトル逆拡散が行われる。次に、信号は受信ビーム形成器１５０に入力され、加入者端末から入力される各デジタル信号に対するＤＯＡ推定が行われ、各受信アンテナから入力される信号が特定のアルゴリズムを用いて組み合わされる。即ち、受信ビーム形成が行われる。組み合わされた信号は、後処理器１５５にて、元の受信デジタル信号に回復される。
【００４０】
ダウンリンク用ベースバンドデジタル信号処理器では、デジタル信号処理器１４５において、送信待ちの各デジタル信号に、幾つかの基本的な処理が行われ、次に、デジタル信号は送信ビーム形成器１４０に送られる。送信ビーム形成器１４０は、受信ビーム形成器１５０から入力されたＤＯＡ推定１６０を参照して、各デジタル信号に対して送信アンテナビーム形成を行う。つまり、まもなく各送信アンテナに送られる各送信アンテナデータに、必要な振幅値及び位相値を加える。その後、各送信リンクに対して、デジタルコンバイナ１３１、１３２、１３３、…、１３Ｍにて信号が組み合わされ、Ｍ個のラインデジタル信号１２１、１２２、１２３、…、１２Ｍが形成され、対応する各送信リンクに送られる。
【００４１】
図３では、受信ビーム形成器１５０、後処理器１５５、送信ビーム形成器１４０及びデジタル信号処理器１４５は、複数の物理的なユニットとして実施可能である（ユニット数は各ユニットの複雑さに関係する）。図３では、複数のユニットを表すために３つの重複するブロックが示されている。
【００４２】
図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は、本発明の、ＦＤＤ ＣＤＭＡ移動通信システム用のスマートアンテナを有する無線基地局の実施形態を示している。
【００４３】
図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は、郊外の一般的な移動通信環境を示している。これらの図面では、２つの無線基地局２００及び２０１、並びに１つの加入者端末２１０と、建物を表す長方形のブロックとが示されている。無線基地局２００と加入者端末２１０との間のアップリンク信号は、メインパス信号２２０と、建物による反射等によって生じた多数のマルチパス信号２２１、２２２、２２３…等とを含む。各マルチパス信号の振幅及び時間遅延は、環境によって異なる。マルチパス信号２２１及び２２２の時間遅延が１符号チップ幅以内であり、他のマルチパス信号の時間遅延は１符号チップ幅を超えるとする。本発明の方法及び装置を用いた後、無線基地局２００の受信アンテナアレイ２３０は、メインパス及び短時間遅延マルチパスのエネルギーを効果的に用いて、図４（Ｂ）の２３２で示されるアップリンク受信ビーム形状を得る。図４（Ｃ）に示されるように、無線基地局２００の送信アンテナアレイ２４０によって送信されるビーム２４２（ダウンリンクビーム）は、アップリンク受信ビームのＤＯＡ推定に従って形成される。ダウンリンクビームは、アップリンクのメインパス２２０の方向のみに向けられる。ダウンリンク送信ビームはペンシル形状のビームである。
【００４４】
一般的に、加入者端末は、受信用に全指向型のアンテナを用いているので、図４（Ｃ）に示されるダウンリンクビームは、電波の伝搬中に反射等によって生じるマルチパス成分を有する。従って、加入者端末では、ベースバンドデジタル信号を処理する際に、これらのマルチパス成分の干渉を克服することが望まれる。
【００４５】
本発明の方法及び装置は、適切に更新されれば、無線通信システムの他のモードでも使用可能であることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
スマートアンテナを有するＴＤＤ無線通信システムの基地局のブロック図である。
【図２】
スマートアンテナを有するＦＤＤ無線通信システムの基地局のブロック図である。
【図３】
スマートアンテナを有するＦＤＤ無線通信システムの基地局におけるベースバンド信号処理器及びその信号処理を示すブロック図である。
【図４】
本発明のＦＤＤスマートアンテナシステムのビーム形成を示す４（Ａ）、４（Ｂ）及び４（Ｃ）を含む図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的には、符号分割多重アクセス方式（ＣＤＭＡ）携帯移動通信システムに関し、詳細には、周波数分割双方向（ＦＤＤ）ＣＤＭＡ携帯移動通信システムに適用されるスマートアンテナ技術に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
スマートアンテナは、最新の無線通信において最も重要な技術の１つである。特に、スマートアンテナ技術をＣＤＭＡ携帯移動通信システムで用いる場合には、システム容量の大幅な増加、無線基地局のカバー範囲の増大、システムコストの低減、システム性能の向上等といった長所がある。従って、スマートアンテナ技術は、世界中で関心を持たれる重要な技術になっている。
【０００３】
現在、スマートアンテナ技術は、主に、携帯移動通信システム、無線加入者ループ及び無線ＬＡＮ等を含む時分割双方向（ＴＤＤ）ＣＤＭＡ無線通信システムで用いられている。この主な理由は、ＴＤＤシステムでは、送信チャネル及び受信チャネルが同一周波数を用いており、アップリンク（受信）及びダウンリンク（送信）の電波の伝搬特性が同じだからである。従って、アップリンクから得られる受信信号ビーム形成パラメータを、ダウンリンクビーム形成に再び用いることができる。その結果、スマートアンテナの長所が完全に活かされる。
【０００４】
しかし、現在の携帯移動通信システムでは、ＦＤＤ無線通信システムが最も一般的である。ＦＤＤ無線通信システムでは、アップリンク及びダウンリンクが異なる搬送周波数を用い、アップリンク及びダウンリンクの電波の伝搬特性が全く異なる。その結果、アップリンクから得られる受信信号ビーム形成パラメータをダウンリンクビーム形成に再び用いることはできず、スマートアンテナの長所を完全に活かすことができない。
【０００５】
ＦＤＤ無線通信システムの基地局では、スマートアンテナを用いた場合、受信リンクと送信リンクとが異なる周波数帯で同時に動作するので、１組又は複数組のスマートアンテナアレイを、受信及び送信のそれぞれに用いることができる。受信リンクスマートアンテナの動作方法及び原理については、例えば、「スマートアンテナを有する時分割双方向同期ＣＤＭＡ無線通信システム」（“Ａ ｔｉｍｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｄｕｐｌｅｘ ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ＣＤＭＡ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ ｓｍａｒｔ ａｎｔｅｎｎａ”）という名称の中国特許第ＺＬ９７ １ ０４０３９．７号等のＴＤＤ無線通信システムで用いられているスマートアンテナ技術を参照することができる。しかし、送信ダウンリンクのビーム形成に、各アンテナユニットと関連づけられた受信アップリンクビーム形成から得られたパラメータを単純に用いることはできない。これは、ＦＤＤ無線通信システムのアップリンク及びダウンリンクの非対称な電波伝搬特性によって決定される。
【０００６】
本発明の目的は、ＦＤＤ無線通信システムでスマートアンテナを用いる方法及び装置の提供である。この方法及び装置は、アップリンク及びダウンリンクの非対称な電波伝搬特性によって生じる、ＦＤＤ ＣＤＭＡ移動通信システムでスマートアンテナを用いる際の障害を克服することが可能である。従って、スマートアンテナを用いたＦＤＤ ＣＤＭＡ携帯移動通信システムを実現することができる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の１つの態様によれば、ＦＤＤ無線通信システムでスマートアンテナを用いる方法は、
ａ．ダウンリンク無線周波数送信及びアップリンク無線周波数受信が、独立したスマートアンテナアレイと、給電ケーブルと、無線周波数送信器又は無線周波数受信器とをそれぞれ用いると共に、共通のベースバンド信号処理器を用いる工程と、
ｂ．アップリンク受信信号から得られた信号到来方向推定値によってアップリンク受信信号のメインパスの方向を判定する工程と、
ｃ．メインパスの方向に従って、期待されるダウンリンク送信ビーム形状を得る工程と、
を有することを特徴とする。
【０００８】
アップリンク受信信号から得られた信号到来方向推定によってメインパスの方向を判定する前記工程は、次の工程を更に含む。Ｎ個の受信信号処理器が、受信アンテナアレイ及び受信器から入力されるＮ個のデジタル信号に復調及びスペクトル逆拡散を行う。受信ビーム形成器は、各デジタル信号に対して到来方向推定を行い、各デジタル信号に対して受信ビーム形成を行うための組み合わせアルゴリズムを生成すると共に、メインパスの方向を得て、メインパスの到来方向推定値をダウンリンク送信リンクに送る。次に、組み合わされたデジタル信号は、後処理器にて元のＮ個の受信信号に回復される。
【０００９】
アップリンク受信信号から得られた信号到来方向推定によってメインパスの方向を判定する前記工程は、基地局の共通ベースバンド信号処理器にて行われる。
【００１０】
メインパスの方向に従って、取得が期待されるダウンリンク送信ビーム形状を得る前記工程は、次の工程を更に含む。基本デジタル信号処理器は、送信待ちの各デジタル信号に対してチャネル符号化、インターリーブ、スペクトル拡散変調及び無線周波数変調を含む基本的な処理を行い、送信ビーム形成器に送る。送信ビーム形成器は、受信ビーム形成器から入力されるメインパスの到来方向推定値を参照して、各デジタル信号に対する送信アンテナビーム形成を行う。各送信リンクに対して、デジタルコンバイナにてデジタル的な組み合わせが行われ、生成されたＭ個のデジタル信号は個々の送信器及び送信スマートアンテナアレイに送られる。
【００１１】
送信ビーム形成器が、受信ビーム形成器から入力されるメインパスの到来方向推定値を参照して、各デジタル信号に対する送信アンテナビーム形成を行う前記工程は、送信スマートアンテナアレイへの送信待ちデータに対して、送信ビーム形成に必要な振幅及び位相値を加えるものである。
【００１２】
メインパスの方向に従って、期待されるダウンリンク送信ビーム形状を組み合わせる前記工程は、共通ベースバンド信号処理器にて行われる。
【００１３】
無線周波数受信器によってＡ／Ｄ変換器を介し、又は無線周波数送信器によってＤ／Ａ変換器を介し、次に高速データバスを介して、共通ベースバンドデジタル信号処理器へのデジタル信号送信が行われる。
【００１４】
前記ダウンリンク無線周波数スマートアンテナアレイ及びアップリンク無線周波数スマートアンテナアレイは、共に１組又は複数組あってよい。
【００１５】
前記ダウンリンク送信ビーム形状はペンシルビームであってもよい。
【００１６】
ダウンリンク送信ビーム形成の前記組み合わせの方法は、送信スマートアンテナアレイの幾何学的構造によって決定される。
【００１７】
本発明の別の態様によれば、ＦＤＤ無線通信システムでスマートアンテナを用いる装置は、アンテナ給電システムを構成する受信アンテナアレイ及び送信アンテナアレイと、受信アンテナアレイに接続された無線周波数受信器と、送信アンテナアレイに接続された無線周波数送信器と、共通ベースバンド信号処理器とを有し、無線周波数受信器及び無線周波数送信器はデータバスを介してベースバンド信号処理器に接続され、無線周波数受信器及び無線周波数送信器は共通の周波数及びタイミングユニットを用いる。
【００１８】
前記受信アンテナアレイは、給電ケーブルを介してＮ個の無線周波数受信器にそれぞれ接続されたＮ個の受信アンテナユニットを有する。前記送信アンテナアレイは、給電ケーブルを介してＭ個の無線周波数送信器にそれぞれ接続されたＭ個の送信アンテナユニットを有する。ここで、Ｍ及びＮは正の整数である。
【００１９】
前記ベースバンド信号処理器は、アップリンクベースバンド信号処理器及びダウンリンクベースバンド信号処理器で構成される。アップリンクビーム形成において、アップリンクベースバンド信号処理器は、メインパスのＤＯＡ推定値を、ダウンリンクビーム形成のためにダウンリンクベースバンド信号処理器に送る。
【００２０】
前記アップリンクベースバンド信号処理器は、受信アンテナアレイ及び受信器から入力されるＮ個のデジタル信号に復調及び逆拡散を行うＮ個の受信信号処理器と、Ｎ個の受信信号処理器からそれぞれ入力されるＮ個のデジタル信号に対するＤＯＡ推定を行うと共にＮ個のデジタル信号を組み合わせる受信ビーム形成器と、組み合わされたデジタル信号を元のＮ個の受信デジタル信号に回復する後処理器とを有する。前記ダウンリンクベースバンド信号処理器は、送信待ちの各デジタル信号に幾つかの基本的な処理を行う基本デジタル信号処理器と、受信ビーム形成器から入力されるメインパスのＤＯＡ推定値を参照して、基本デジタル信号処理器から出力される各デジタル信号に対する送信アンテナビーム形成を行う送信ビーム形成器と、各送信リンクに対するデジタル的な組合せを行い、Ｍ個の送信器とＭ個のアンテナユニットを有する送信アンテナアレイとに送られるＭ個のデジタル信号を形成するデジタルコンバイナとを有する。
【００２１】
本発明では、ＦＤＤ ＣＤＭＡ移動通信システムの基地局において、無線周波数受信及び無線周波数送信は個々にスマートアンテナアレイを用いる。スマートアンテナアレイを構成するアンテナユニットと、関連づけられた給電ケーブルとは、対応する無線周波数送信器又は無線周波数受信器にそれぞれ接続され、更にＡＤＣ及びＤＡＣをそれぞれ介して共通ベースバンド信号処理器に接続されている。
【００２２】
本発明では、メインパスの方向は、受信信号から得られる信号ＤＯＡ推定値を用いて判定される。次に、このメインパスの方向に従って、期待される送信ビーム形状、例えばペンシルビームが得られる。ダウンリンクビーム形成の方法は、送信アンテナアレイの幾何学的構造によって決定され、これはアンテナアレイ理論において周知である。
【００２３】
本発明の方法によれば、ＦＤＤ無線通信システムにおいて、基地局はスマートアンテナのアップリンクにおける機能及び特性を完全に得ることができると共に、ダウンリンクにおいても、干渉の低減及び等価送信電力の増加を含むスマートアンテナの主な機能が実現される。
【００２４】
本発明では、アップリンクのために、スマートアンテナの任意の信号組み合わせ方法を用いて、スマートアンテナの長所を完全に活かすことができる。特に移動環境におけるダウンリンクでは、スマートアンテナの基本的な長所を得ることができ、更に、ダウンリンクビーム形成と加入者端末位置との間に厳密な関係がなく、これは、高速移動環境で動作する加入者端末にとって、より好ましい。
【００２５】
本発明の方法及び基地局用装置は、ＦＤＤ ＣＤＭＡ移動通信システムにスマートアンテナ技術を適用する際の、アップリンク及びダウンリンクの電波の伝搬が非対称であることによって生じる制約及び障害を克服することがきる。同時に、セルのカバー範囲が向上し、システム容量が大きく増加し、コストが低減される。
【００２６】
本発明のＦＤＤ無線通信システムのスマートアンテナと、ＴＤＤ無線通信システムのスマートアンテナとを比較すると、ＦＤＤ無線通信システムのダウンリンクビーム形成でマルチパス信号を組み合わせることは不可能ではあっても、そして、時間遅延を用いて１符号チップ幅以内のマルチパス信号を組み合わせることの長所が失われても、しかし、これは単にダウンリンクビーム形成においてマルチパス信号の組み合わせを考慮しなかったからであり、ダウンリンクビーム形成は位相（時間）の影響を受けず、高速で移動する端末に非常に適している。このように、高速移動環境にスマートアンテナ技術を適用する際の問題が解決される。
【００２７】
実験では、ＦＤＤ ＣＤＭＡ移動通信システムの基地局のスマートアンテナに本発明の方法及び装置を適用すると、このシステムはセルのカバー範囲を向上させ、容量を増加させ、コストを低減し、高速移動環境における動作をサポートすることが示されている。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、図面及び実施形態を参照し、本発明を更に説明する。
【００２９】
本発明は、ＦＤＤ ＣＤＭＡ無線通信システムでスマートアンテナを用いる方法及び装置である。以下、ＩＭＴ−２０００のＣＤＭＡ ＦＤＤシステム等といったＦＤＤ ＣＤＭＡ無線通信システムを例にして、本発明の技術的なスキーム及び技術的な長所を詳細に説明する。
【００３０】
図１は、スマートアンテナを有するＴＤＤ無線通信システムの無線基地局１０のブロック図である。基地局はＣＤＭＡ ＴＤＤモードで動作する。基地局のアンテナ給電システムは、Ｎ個のアンテナユニット１１、１２、１３、…、１Ｎから成るアンテナアレイと、関連づけられた給電ケーブル、即ち、Ｎ個のアンテナ給電ケーブルとで構成される。Ｎ個のアンテナ給電ケーブルは、Ｎ個の無線周波数トランシーバＴＲｘ２１、２２、２３、…、２Ｎにそれぞれ対応して接続されている。無線周波数トランシーバは、共通のローカル発振源（周波数及びタイミングユニット）３０を用いる。即ち、Ｎ個の無線周波数トランシーバＴＲｘは同期して（コヒーレントに）動作する。
【００３１】
各無線周波数トランシーバの受信信号は、内部のアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）を介してデジタルサンプル信号に変換される。デジタルサンプル信号は高速データバス３１に送られる。高速データバス３１上の送信待ちデジタル信号は、対応する無線周波数トランシーバＴＲｘに送られ、内部のデジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）を介してアナログ信号に変換される。次に、アナログ信号は、対応するアンテナ給電ユニットを介して送信される。
【００３２】
ベースバンドデジタル信号処理は全て、ベースバンドデジタル信号処理器３３で実行される。ベースバンドデジタル信号処理の方法については、中国特許第ＺＬ９７ １ ０４０３９．７号等の関連特許を参照することができる。今日の進歩したデジタル信号処理（ＤＳＰ）技術を用いて、ベースバンドデジタル信号処理器３３は、信号の変調及び復調、受信及び送信ビーム形成等の機能を実施することができ、マルチアドレス及びマルチパスの干渉を克服し、受信信号のＳ／Ｎ比及び感度を高め、等価等方放射電力（ＥＩＲＰ）を高めることができる。スマートアンテナを有するＴＤＤ無線通信システム基地局の１組のアンテナ給電システムは、同時に受信及び送信（ＴＲｘ）のために用いられる。
【００３３】
上記の図１の説明は、最新のスマートアンテナの原理及び概念でもある。
【００３４】
図２は、本発明の、スマートアンテナを有するＦＤＤ無線通信システム用の無線基地局６０のブロック図である。基地局はＣＤＭＡ ＦＤＤモードで動作する。基地局のアンテナ給電システムは、２つのアンテナアレイ、即ち、受信アンテナアレイ及び送信アンテナアレイを有する。受信アンテナアレイ（アップリンク）は、Ｎ個の受信アンテナユニット７１、７２、７３、…、７Ｎと、関連づけられた給電ケーブルとを有する。即ち、Ｎ個の受信アンテナ給電ユニットで構成される。Ｎ個の受信アンテナ給電ユニットは、Ｎ個の無線周波数受信器（Ｒｘ）４１、４２、４３、…、４Ｎにそれぞれ接続されている。送信アンテナアレイ（ダウンリンク）は、Ｍ個の送信アンテナユニット８１、８２、８３、…、８Ｎと、関連づけられた給電ケーブルとを有する。即ち、Ｍ個の送信アンテナ給電ユニットで構成される。Ｍ個の送信アンテナ給電ユニットは、Ｍ個の無線周波数送信器（Ｔｘ）５１、５２、５３、…、５Ｍにそれぞれ接続されている。無線周波数受信器及び送信器は、共通のローカル発振源（周波数及びタイミングユニット）９０を用いる。即ち、Ｎ個の無線周波数受信器及びＭ個の無線周波数送信器は、同期して（コヒーレントに）動作する。
【００３５】
アップリンクでは、各無線周波数受信器（Ｒｘ）の受信信号は、内部のＡＤＣを介してデジタルサンプル信号に変換され、次に、このデジタルサンプル信号は高速データバス９１に送られる。無線基地局６０では、個々の無線周波数受信リンクから入力された信号のベースバンドデジタル信号処理は、ベースバンドデジタル信号処理器９３で実行される。このベースバンドデジタル信号処理は、復調、スペクトルの逆拡散、各種の干渉の克服、ＤＯＡ推定値の取得、及び受信ビーム形成等を含む。デジタル信号処理の方法は、ＴＤＤ無線通信システムにおけるスマートアンテナのビーム形成方法と同じである。これについては、本出願人の「スマートアンテナを有する時分割双方向同期ＣＤＭＡ無線通信システム」（“Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ ＣＤＭＡ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ ｓｍａｒｔ ａｎｔｅｎｎａ”）という名称の中国特許第ＺＬ９７ １ ０４０３９．７号、及び他の関連特許を参照することができる。
【００３６】
ダウンリンクでは、送信待ちのデジタル信号は、まず、ベースバンドデジタル信号処理器９３において、チャネル割当て、チャネル符号化、インターリーブ、Ｉ／Ｑ（ｉｎ ｐｈａｓｅ／ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ ｐｈａｓｅ）分離、変調及びスペクトル拡散等を含む基本的デジタル信号処理によって処理され、次に、ダウンリンクビーム形成が行われる。ダウンリンクビーム形成は、アップリンクのベースバンドデジタル信号処置から得られたＤＯＡ推定に基づく。ダウンリンクビーム形成の手段は、アンテナアレイ理論における周知のアルゴリズムを用いることが可能である。ダウンリンクビーム形成では、各送信リンクに送信されるべきデジタル信号に、ビーム形成に必要な位相及び振幅値が加えられ、次に、複数の符号チャネル信号をデジタル的に組み合わせ、各送信リンクに対する送信待ちのデジタル信号が形成される。送信待ちのデジタル信号は、高速データバス９１を介して、それぞれ対応する無線周波数送信器（Ｔｘ）に送られ、内部のＤＡＣによる変換後、アナログ信号となって、対応する送信アンテナユニットを介して送信される。
【００３７】
図２は本発明の装置を示しており、この装置は、本発明のアップリンク及びダウンリンクビーム形成方法を用いる。従って、スマートアンテナを有する無線基地局は、ＦＤＤ無線通信システムとして実施される。
【００３８】
図３では、ＦＤＤ ＣＤＭＡ無線通信システムを例に、ベースバンドデジタル信号処理器及び信号処理手順を詳細に説明する。
【００３９】
アップリンク用ベースバンドデジタル信号処理器では、受信アンテナアレイ及び受信器から入力されるＮ個のラインデジタル信号１０１、１０２、１０３、…、１０Ｎが、まず、対応するＮ個の受信信号処理器１１１、１１２、１１３、…、１１Ｎに入力され、それぞれに復調及びスペクトル逆拡散が行われる。次に、信号は受信ビーム形成器１５０に入力され、加入者端末から入力される各デジタル信号に対するＤＯＡ推定が行われ、各受信アンテナから入力される信号が特定のアルゴリズムを用いて組み合わされる。即ち、受信ビーム形成が行われる。組み合わされた信号は、後処理器１５５にて、元の受信デジタル信号に回復される。
【００４０】
ダウンリンク用ベースバンドデジタル信号処理器では、デジタル信号処理器１４５において、送信待ちの各デジタル信号に、幾つかの基本的な処理が行われ、次に、デジタル信号は送信ビーム形成器１４０に送られる。送信ビーム形成器１４０は、受信ビーム形成器１５０から入力されたＤＯＡ推定１６０を参照して、各デジタル信号に対して送信アンテナビーム形成を行う。つまり、まもなく各送信アンテナに送られる各送信アンテナデータに、必要な振幅値及び位相値を加える。その後、各送信リンクに対して、デジタルコンバイナ１３１、１３２、１３３、…、１３Ｍにて信号が組み合わされ、Ｍ個のラインデジタル信号１２１、１２２、１２３、…、１２Ｍが形成され、対応する各送信リンクに送られる。
【００４１】
図３では、受信ビーム形成器１５０、後処理器１５５、送信ビーム形成器１４０及びデジタル信号処理器１４５は、複数の物理的なユニットとして実施可能である（ユニット数は各ユニットの複雑さに関係する）。図３では、複数のユニットを表すために３つの重複するブロックが示されている。
【００４２】
図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は、本発明の、ＦＤＤ ＣＤＭＡ移動通信システム用のスマートアンテナを有する無線基地局の実施形態を示している。
【００４３】
図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は、郊外の一般的な移動通信環境を示している。これらの図面では、２つの無線基地局２００及び２０１、並びに１つの加入者端末２１０と、建物を表す長方形のブロックとが示されている。無線基地局２００と加入者端末２１０との間のアップリンク信号は、メインパス信号２２０と、建物による反射等によって生じた多数のマルチパス信号２２１、２２２、２２３…等とを含む。各マルチパス信号の振幅及び時間遅延は、環境によって異なる。マルチパス信号２２１及び２２２の時間遅延が１符号チップ幅以内であり、他のマルチパス信号の時間遅延は１符号チップ幅を超えるとする。本発明の方法及び装置を用いた後、無線基地局２００の受信アンテナアレイ２３０は、メインパス及び短時間遅延マルチパスのエネルギーを効果的に用いて、図４（Ｂ）の２３２で示されるアップリンク受信ビーム形状を得る。図４（Ｃ）に示されるように、無線基地局２００の送信アンテナアレイ２４０によって送信されるビーム２４２（ダウンリンクビーム）は、アップリンク受信ビームのＤＯＡ推定に従って形成される。ダウンリンクビームは、アップリンクのメインパス２２０の方向のみに向けられる。ダウンリンク送信ビームはペンシル形状のビームである。
【００４４】
一般的に、加入者端末は、受信用に全指向型のアンテナを用いているので、図４（Ｃ）に示されるダウンリンクビームは、電波の伝搬中に反射等によって生じるマルチパス成分を有する。従って、加入者端末では、ベースバンドデジタル信号を処理する際に、これらのマルチパス成分の干渉を克服することが望まれる。
【００４５】
本発明の方法及び装置は、適切に更新されれば、無線通信システムの他のモードでも使用可能であることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
スマートアンテナを有するＴＤＤ無線通信システムの基地局のブロック図である。
【図２】
スマートアンテナを有するＦＤＤ無線通信システムの基地局のブロック図である。
【図３】
スマートアンテナを有するＦＤＤ無線通信システムの基地局におけるベースバンド信号処理器及びその信号処理を示すブロック図である。
【図４】
本発明のＦＤＤスマートアンテナシステムのビーム形成を示す４（Ａ）、４（Ｂ）及び４（Ｃ）を含む図である。
Claims (15)
- Ａ．ダウンリンク無線周波数送信及びアップリンク無線周波数受信において、独立したスマートアンテナアレイと、給電ケーブルと、無線周波数送信器／無線周波数受信器と、共通のベースバンド信号処理器とをそれぞれ用いる工程と、
Ｂ．アップリンク受信信号から信号の到来方向（ＤＯＡ）の推定値を得て、アップリンク受信信号のメインパスの方向を判定する工程と、
Ｃ．前記メインパス方向に従って、期待されるダウンリンク送信ビーム形状を得る工程と、
を有することを特徴とする、周波数分割双方向（ＦＤＤ）無線通信システムでスマートアンテナを用いる方法。 - 前記工程Ｂが、
前記受信スマートアンテナアレイ及び前記無線周波数受信器から入力されるアップリンク受信信号のＮ個のデジタル信号を、Ｎ個の受信信号処理器によって復調及び逆拡散する工程と、
受信ビーム形成器によって各デジタル信号に対するＤＯＡ推定を行う工程と、
前記各デジタル信号を組み合わせて受信ビーム形成を行うと共に前記アップリンク受信信号の前記メインパスの方向を得る工程と、
ダウンリンク送信リンクに前記メインパスの前記ＤＯＡ推定値を送ると共に、前記組み合わされたデジタル信号を後処理器にて元のＮ個の受信デジタル信号に回復する工程と、
を更に有することを特徴とする、請求項１に記載の方法。 - 前記工程Ｂが、基地局の前記共通ベースバンド信号処理器にて行われることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
- 前記工程Ｃが、
基本デジタル信号処理器によって、送信待ちの各デジタル信号に対してチャネル符号化、インターリーブ、スペクトル拡散変調及び無線周波数変調を含む基本的な処理を行い、処理されたデジタル信号を送信ビーム形成器に送る工程と、
前記送信ビーム形成器によって、受信ビーム形成器から入力される前記メインパスの前記ＤＯＡ推定値を参照して、各デジタル信号に対する送信アンテナビーム形成を行う工程と、
デジタルコンバイナにて各送信リンクに対するデジタル的な組み合わせを行ってＭ個のデジタル信号を生成し、該Ｍ個のデジタル信号を個々の送信器及び送信スマートアンテナアレイに送る工程と、
を更に有することを特徴とする、請求項１に記載の方法。 - 送信アンテナビーム形成を行う前記工程が、前記送信スマートアンテナアレイへの送信待ちデータに対して、送信ビーム形成に必要な振幅及び位相値を加えるものであることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
- 前記工程Ｂが、基地局の前記共通ベースバンド信号処理器にて行われることを特徴とする、請求項４または５に記載の方法。
- 前記無線周波数受信器によってＡ／Ｄ変換器を介し、又は前記無線周波数送信器によってＤ／Ａ変換器を介し、次に高速データバスを介して、前記共通ベースバンドデジタル信号処理器へのデジタル信号送信を行う工程
を更に有することを特徴とする、請求項１に記載の方法。 - ダウンリンク無線周波数送信の前記スマートアンテナアレイ又はアップリンク無線周波数受信の前記スマートアンテナアレイが１組又は複数組あることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
- 前記ダウンリンク送信ビーム形状がペンシルビームであることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
- 前記工程Ｃにおいて、前記期待されるダウンリンク送信ビーム形状を得る方法が、前記送信スマートアンテナアレイの幾何学的構造によって決定されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
- 受信アンテナアレイ及び送信アンテナアレイで構成されるアンテナ給電システムと、
前記受信アンテナアレイに接続された無線周波数受信器と、
前記送信アンテナアレイに接続された無線周波数送信器と、
共通ベースバンド信号処理器と、
を有する、周波数分割双方向（ＦＤＤ）無線通信システムでスマートアンテナを用いる装置において、
前記無線周波数受信器及び前記無線周波数送信器がデータバスを介して前記ベースバンド信号処理器に接続され、前記無線周波数受信器及び前記無線周波数送信器が共通の周波数及びタイミングユニットを用いることを特徴とする、周波数分割双方向（ＦＤＤ）無線通信システムでスマートアンテナを用いる装置。 - 前記受信アンテナアレイが、給電ケーブルを介してＮ個の無線周波数受信器にそれぞれ対応して接続されたＮ個の受信アンテナユニットを有し、前記送信アンテナアレイが、給電ケーブルを介してＭ個の無線周波数送信器にそれぞれ対応して接続されたＭ個の送信アンテナユニットを有し、Ｍ及びＮが正の整数であることを特徴とする、請求項１１に記載の装置。
- 前記ベースバンド信号処理器が、アップリンクベースバンド信号処理器及びダウンリンクベースバンド信号処理器で構成され、アップリンクビーム形成において、前記アップリンクベースバンド信号処理器がメインパスのＤＯＡ推定値を、ダウンリンクビーム形成のために前記ダウンリンクベースバンド信号処理器に送ることを特徴とする、請求項１１または１２に記載の装置。
- 前記アップリンクベースバンド信号処理器が、
前記受信アンテナアレイ及び受信器から入力されるＮ個のデジタル信号に復調及びスペクトル逆拡散を行うＮ個の受信信号処理器と、
前記Ｎ個の受信信号処理器から入力される前記Ｎ個のデジタル信号に対するＤＯＡ推定を行うと共に前記Ｎ個のデジタル信号を組み合わせる受信ビーム形成器と、
前記組み合わされたデジタル信号を元のＮ個の受信デジタル信号に回復する後処理器と、
を有することを特徴とする、請求項１３に記載の装置。 - 前記ダウンリンクベースバンド信号処理器が、
送信待ちの各デジタル信号に対して基本的な処理を行う基本デジタル信号処理器と、
前記受信ビーム形成器から入力される前記メインパスの前記ＤＯＡ推定値を参照して、前記基本デジタル信号処理器から出力される各デジタル信号に対する送信アンテナビーム形成を行う送信ビーム形成器と、
各送信リンクに対するデジタル的な組合せを行い、Ｍ個の送信器及び送信アンテナアレイに送られるＭ個のデジタル信号を形成するデジタルコンバイナと、
を有することを特徴とする、請求項１３に記載の装置。
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