JPH10117162A - 送信経路重みのための装置および方法 - Google Patents

送信経路重みのための装置および方法

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JPH10117162A JP9141040A JP14104097A JPH10117162A JP H10117162 A JPH10117162 A JP H10117162A JP 9141040 A JP9141040 A JP 9141040A JP 14104097 A JP14104097 A JP 14104097A JP H10117162 A JPH10117162 A JP H10117162A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 送信機のための改善されたアンテナアレイ重
みを提供する。 【解決手段】 受信通信装置１０１は送信通信装置１０
２のアンテナアレイの少なくとも１つのアンテナ１０
６，１１０，１１２を介して送信された基準信号を受信
する。受信通信装置は前記少なくとも１つのアンテナに
関連すべき重みを決定し、かつ重み情報を送信通信装置
に送信する。送信通信装置は受信通信装置から受信され
た重み情報にしたがって前記少なくとも１つのアンテナ
に関連する重みを調整する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はアンテナアレイに関
する。
【０００２】
【従来の技術】アンテナアレイは無線通信リンクを通し
て無線周波（ＲＦ）信号を通信するために使用される複
数のアンテナを有する。アンテナアレイはあるカバレー
ジエリアに対し良好なアンテナパターンを提供すること
によって単一のアンテナに対して改善された性能を提供
する。
【０００３】アンテナアレイにより改善されたアンテナ
パターンを提供できるものの、通信装置の間で通信され
る信号は妨害を受けやすい。建物、丘および他の物体が
マルチパス波伝搬を生じさせ、かつ通信装置およびエネ
ルギ源はノイズを導入し、結果として通信装置の間で通
信される信号にエラーを生じさせる。
【０００４】これらのエラーを低減するため、アンテナ
アレイを使用する通信装置の受信経路を最適化するため
の技術が開発されている。前記アレイにおける個々のア
ンテナの各々によって検出される信号の重み（ｗｅｉｇ
ｈｔ）を変えることにより、特定の方向からより良好に
信号を検出しまたはマルチパス信号の非破壊的（ｎｏｎ
−ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ）組合わせを可能にするため
にアンテナパターンを変えることが可能になる。これら
の技術は受信機の出力を測定することにより受信経路利
得を最大にするためにアンテナアレイ信号の重みを調整
する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、受信経
路から得られる重みは送信経路に対して最適の重みを提
供しない。
【０００６】従って、送信機のための改善されたアンテ
ナアレイ重みを提供することが望ましい。
【０００７】
【課題を解決するための手段】通信装置はアンテナアレ
イのアンテナと送信機との間に接続された重み回路を含
む。コントローラが該重み回路に結合されかつ少なくと
も１つのアンテナを通して基準信号を送信するために前
記送信機を制御しかつ他の通信装置から受信された重み
情報に従って前記少なくとも１つのアンテナに関連する
重みを調整し、それによって送信経路が前記少なくとも
１つのアンテナを通り送信される基準信号に従って変え
ることができるようになる。
【０００８】本発明の他の実施形態は送信通信装置にお
ける複数のアンテナの各々を通して送信された信号を受
信する受信通信装置を含む。回路が各アンテナから受信
された前記基準信号から他の通信装置の送信経路に対す
る少なくとも１つの重みを計算する。該少なくとも１つ
の重みは他の通信装置に通信される。
【０００９】前記送信通信装置を動作させる方法もまた
開示される。前記受信通信装置を動作させる方法もまた
開示される
【００１０】
【発明の実施の形態】図１の通信装置１００は通信リン
ク１０４を介して通信する通信装置１０１および通信装
置１０２を含む。通信装置１０１は無線モデム（変調器
／復調器）、セルラ無線電話、コードレス無線電話、２
方向無線機、ページャ、ベースまたはベースステーショ
ン、あるいは任意の他の通信装置とすることができる。
通信装置１０２は通信装置１０１に対して相補的な（ｃ
ｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ）通信装置であり、かつ無線
モデム（変調器／復調器）、セルラ無線電話、コードレ
ス無線電話、２方向無線機、ページャ、ベースまたはベ
ースステーション、あるいは任意の他の通信装置とする
ことができる。ここで使用されている「通信装置」はこ
れらの各々およびそれらの等価物に言及している。
【００１１】通信リンク１０４はマルチパス伝搬を受け
る可能性のある無線周波無線リンクである。従って、経
路またはパスＰ１およびＰ２は通信装置１０２の第１の
アンテナ１０６と通信装置１０１のアンテナ１０８との
間の２つの信号経路を表す。通信経路Ｐ３およびＰ４は
アンテナ１１０およびアンテナ１１８の間に伸びてい
る。通信経路Ｐ５およびＰ６はアンテナ１１２とアンテ
ナ１０８との間に伸びている。アンテナ１０６，１１０
および１１２の内のいずれか１つおよびアンテナ１０８
の間の通信経路の実際の数は２より小さくても良くある
いは大きくても良いことは理解されるであろう。
【００１２】通信装置１０１はアンテナ１０８に接続さ
れた送信機１１６および受信機１１８を含む。送信機１
１６および受信機１１８はコントローラ１２０によって
制御される。送信機１１６は無線通信のための任意の適
切な商業的に入手可能な送信機を使用して実施される。
受信機１１８は無線通信のための任意の適切な商業的に
入手可能な受信機を使用して実施される。コントローラ
１２０はマイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ
（ＤＳＰ）、プログラマブル論理ユニット（ＰＬＵ）、
その他を使用して構成される。送信機１１６および受信
機１１８はアンテナ１０８に接続され該アンテナを介し
て信号を送信しかつ受信する。
【００１３】通信装置１０２は送信機１２２、受信機１
２４およびコントローラ１２６を含む。コントローラ１
２６はマイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、
プログラマブル論理ユニット、コンピュータその他を使
用して構成できる。コントローラ１２６は送信機１２２
および受信機１２４の動作を制御する。送信機１２２は
無線通信のための任意の適切な商業的に入手可能な送信
機を使用して実施される。受信機１２４は無線通信のた
めの任意の適切な商業的に入手可能な受信機を使用して
実施される。
【００１４】送信機１２２の出力は送信経路重み回路１
３１，１３３および１３５に接続されている。該送信経
路重み回路の各々は次にデュプレクス回路１１３を介し
てアンテナ１０６，１１０および１１２の内のそれぞれ
の１つに接続されている。送信経路重み回路はコントロ
ーラ１２６から受信された制御信号に従って送信機によ
り出力される信号を重み付けする。送信機によって出力
される信号はそれぞれの導体または線路によって送信経
路重み回路１３１，１３３および１３５に接続すること
ができ、それによって各々がそれぞれの信号を受信する
ことができるようにされ、あるいは共通の導体または線
路によって接続され、前記送信経路重み回路がすべて同
じ信号を受信するようにすることができる。
【００１５】受信機１２４の入力は前記受信経路重み回
路１５０，１５２および１５４の出力に接続されてい
る。受信経路重み回路の各々はデュプレクス回路１１３
を介してアンテナ１０６，１１０および１１２の内のそ
れぞれの１つからそれぞれの信号を受ける。
【００１６】デュプレクス回路１１３は任意の適切なデ
ュプレクス装置、スイッチ回路、フィルタ、その他を使
用して実施できる。デュプレクス回路１１３はアンテナ
を送信および受信経路に接続してフルデュプレクスまた
はハーフデュプレクス動作を提供する。
【００１７】前記送信経路重み回路１３１，１３３およ
び１３５は図２により詳細に示されている。前記送信経
路重み回路１３１は位相シフト回路２３０および可変利
得増幅器２３６を含む。前記送信経路重み回路１３３は
位相シフト回路２３２および可変利得増幅器２３８を含
む。前記送信経路重み回路１３５は位相シフト回路２３
４および可変利得増幅器２４０を含む。もし前記重みが
信号の位相の変化のみを必要とする場合は前記可変利得
増幅器に代えて固定利得増幅器を利用することができ
る。前記位相シフト回路２３０，２３２および２３４の
各々は独立に制御され、従って前記アンテナはそれらに
入力される独立の位相信号を有する。前記増幅器の各々
はコントローラ１２６によって独立に制御される。信号
の利得および位相を調整する他の手段は当業者に理解さ
れるであろう。例えば、信号レベルはソフトウエアの制
御の下にデジタル信号プロセッサによって調整されかつ
定利得増幅器を通して出力することもできる。
【００１８】可変利得増幅器２３６，２３８および２４
０は各々それぞれのスイッチ２５０，２５２および２５
４を通してそれぞれのアンテナ１０６，１１０および１
１２へと選択的に接続される。前記スイッチはそこから
送信／受信情報を受けるためにコントローラ１２６に接
続される。送信モードにおいては、前記スイッチは図２
に示されるように接続される。受信モードでは、アンテ
ナ１０６，１１０および１１２が受信経路重み回路１５
０，１５２および１５４に接続される。
【００１９】前記受信経路重み回路１５０，１５２およ
び１５４は各々コントローラ１２６から制御信号を受け
る。前記受信経路重み回路の各々は個別に制御される。
前記受信経路重み回路１５０，１５２および１５４の出
力は受信機１２４に入力される。コントローラ１２６は
知られたアルゴリズムに従って重み係数（ｗｅｉｇｈｔ
ｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓ）Ｗ４，Ｗ５およびＷ６を調整
する。一般に、コントローラ１２６は受信機１２４の出
力に応答し前記係数Ｗ４，Ｗ５およびＷ６の各々をに調
整して受信信号品質を最適化する。受信信号経路は典型
的には受信振幅または電力を最大にすることにより、あ
るいはノイズプラス妨害に対する所望の信号の比率の評
価または推定値を最大にすることにより最適化される
【００２０】コントローラ１２６は位相シフト回路２３
０，２３２および２３４に対する位相信号を発生し、か
つメモリ１６０に記憶された所定の値に従って可変利得
増幅器２３６，２３８および２４０の利得を制御する。
以下の表、またはここで使用される「コードブック（ｃ
ｏｄｅｂｏｏｋ）」、は３つのアンテナ１０６，１１０
および１１２を含む送信経路に対する重みを示す。利得
および位相並びに等価複素表記が与えられている。これ
らの例においては、α＝１／（６）１／２およびγ＝１
／（３）１／２である。１６のベクトルにより、メモリ
１６０は３つのアンテナに対する以下の値を記憶し、イ
ンデクスまたはベクトル番号を左の欄に、かつ３つの送
信経路重み回路１３１，１３３および１３５に対する重
みＷ１，Ｗ２およびＷ３を他の欄に有している。
【００２１】
【表１】 この表は位相シフトのみを表している。これは送信信号
の位相が調整されかつ可変利得増幅器２３６，２３８お
よび２４０の利得は調整されないことを意味する。デジ
タル位相調整の構成に対しては、複素ベースバンドデジ
タル信号は上の複素数によって乗算される。２４ベクト
ルがあるから、ベクトルに対するインデクスを特定する
のに４ビットが必要である。
【００２２】より大きな値の表も使用できる。次の表２
は３１の重みの組合わせを与える。
【表２】 この表においては、β＝１／（２）１／２であり、かつ
利得および位相が共に調整されアンテナの幾つかへの送
信経路はしばしば完全にディスエーブルされその場合利
得値は０である。ベクトルに対するインデクスを特定す
るために５ビット（２５の異なるベクトル）が必要とさ
れる。これらの表は例として与えられており、かつ網羅
的なものではない。他の大きさを有する表も規定でき、
かつ同じ数のエントリを有する異なる表も使用できる。
【００２３】前記利得および位相の値の各々は異なるア
ンテナパターンを生じさせる。可変利得増幅器の利得、
および位相を変えることにより、アンテナパターンは変
更することができる。アンテナパターンを変えることに
より、アンテナアレイはベースのカバレージエリア内の
異なる地理的ロケーションに位置する遠隔の通信装置に
対しより良好な性能を提供でき、あるいは遠隔の通信装
置にベースステーションと通信するためのより良好な位
置を提供することができる。
【００２４】動作においては、ブロック３００（図３）
に示されるように、コントローラ１２６は通信装置１０
１との通信リンクを始めに確立したことに応じて所定の
値に従って送信経路Ｗ１，Ｗ２およびＷ３の重みを設定
する。例えば、前記初期重みは前の接続からの最後の重
みＷ１，Ｗ２およびＷ３とすることができ、前記初期重
みは最も広いカバレージエリアを有するアンテナパター
ンに対応する重みとすることができ、あるいは受信経路
に対して計算された重みＷ４，Ｗ５およびＷ６が送信経
路に対する初期重みＷ１，Ｗ２およびＷ３として使用で
きる。前記アンテナ重みは可変利得増幅器２３６，２３
８および２４０の利得および位相シフト回路２３０，２
３２および２３４の位相を設定することができ、あるい
は位相シフト回路の位相のみを設定することができる。
【００２５】通信の間に、情報パケットは送信機１２２
によって、ブロック３０２に示されるように、通信装置
１０１に送信される。他の通信装置１０１は送信機１２
２から送信された信号を受信しかつアクノレッジメント
信号または肯定応答（ＡＣＫ）またはノンアクノレッジ
メント信号または否定応答（ＮＡＣＫ）を、技術的に知
られているように、前記信号が正確に受信されたか否か
に応じて送信し戻す。典型的には各々の情報パケットと
共に合計検査（ｃｈｅｃｋｓｕｍ）または巡回冗長検査
（ＣＲＣ）データが送信される。もしＣＲＣまたは合計
検査が実際に受信された情報パケットから生成されなけ
れば、ＮＡＣＫ信号が受信機１２４に送信される。
【００２６】もしコントローラ１２６が、ブロック３０
４に示されるように、肯定応答信号を受信すれば、次の
情報パケットが送信される。もしＮＡＣＫのようなエラ
ー信号が、ブロック３０６に示されるように、通信装置
１０１から受信されれば、コントローラ１２６はブロッ
ク３０８において新しいアンテナ重みＷ１，Ｗ２および
Ｗ３を選択する。これはアンテナパターンが変えられる
ように重みＷ１〜Ｗ３を変更する。新しい重みは、前記
表１または表２に表される、メモリ１６０に記憶された
コードブックにおける次のベクトル番号に関連する重み
とすることができる。
【００２７】コントローラ１２６は、判断ブロック３１
０において、次のアンテナパターンが最近他の通信装置
１０１からのエラー信号を経験したものであるか否か
（例えば、新しいアンテナ重みが最後にまたは最近に使
用された時に他の通信装置からＮＡＣＫが受信されたか
否か）を判定する。所定の期間をコントローラ１２６に
設定することができる。コントローラ１２６はこの所定
の期間内にそれがエラー信号を受けた場合に重みを選択
することを許容しないであろう。これはコントローラ１
２６が接続品質がいずれの重みもエラーのない接続を提
供しないものである場合に各パターンを通して急速に循
環する（ｃｙｃｌｉｎｇ ｔｈｒｏｕｇｈ）のを防止す
る。
【００２８】もしエラーメッセージが受信されれば、コ
ントローラ１２６は、判断ブロック３１２において、送
信機１２２を情報を再送信するよう制御する。コントロ
ーラ１２６は次にブロック３０４に戻り他の通信装置か
らの肯定応答信号またはエラー信号を待機する。
【００２９】判断ブロック３０４および３０６は通常の
送信プロセスの間に生じるエラー信号による割込み開始
によって実行できることが理解される。従って、それら
の間の符号化およびインタリーブと共に、パケットのバ
ッファリング、ならびに変調および送信は通信装置１０
２の継続している（ｏｎｇｏｉｎｇ）プロセスとするこ
とができる。ＮＡＣＫのような、エラー信号の検出に応
じて、コントローラ１２６は重みＷ１，Ｗ２およびＷ３
を変えるために送信を短時間の間中断する。送信プロセ
スは次に再開される。
【００３０】重みＷ４，Ｗ５およびＷ６がコントローラ
１２６によって受信機１２４により出力される信号に基
づき調整されることも理解されるであろう。そのような
重み付けの方法は技術的に良く知られている。
【００３１】本発明は特にＧＳＭ通信システムのような
送信および受信経路が異なる周波数を有する通信システ
ムにおいて有利である。そのような環境では、受信経路
重み回路１５０，１５２および１５４による受信経路の
重みは必ずしも送信経路重み回路１３１，１３３および
１３５による送信経路に対する最適の重みを示していな
い。これは伝搬遅延、妨害または干渉、および他の周波
数に敏感な現象による。
【００３２】他の重要な考慮事項は通信装置１０１およ
び１０２がお互いに対して移動する速度またはレートで
ある。もし通信装置１０１が高速で進行しており、かつ
通信装置１０２が静止していれば、伝搬経路Ｐ１−Ｐ６
は急速に変化する。他の時間には、通信装置１０１およ
び１０２はお互いに関して移動していないかもしれな
い。これは歩行者の状況において当てはまり、その場合
はセルラ電話のユーザが静止して立っているかあるいは
電話呼の間に歩いている状況である。そのような歩行者
の状況では、前記経路Ｐ１−Ｐ６は低いレートで変化し
ているかあるいは全く変化しない。
【００３３】通信装置１０１および１０２の一方または
双方は好適に該通信装置１０１および１０２がお互いに
対して移動している速度を決定することができる。例え
ば、変化の速度を決定するためにドップラ測定を使用で
きる。コントローラ１２６は変化の速度の情報を使用し
て位相および振幅の設定を変えるべきか否かを決定す
る。より詳細には、本発明は特に通信装置１０１および
１０２が低速で移動しているかあるいはお互いに対して
移動していない場合に都合がよく、それはこれらの状況
ではＮＡＣＫの受信における遅延は性能に対し最も少し
の害しか与えないからである。これらの状況では、アン
テナパターンの選択は呼の間の電話の性能にかなりの影
響を与える可能性がある。これはユーザに最善のサービ
スを行うアンテナパターンは変化しないという事実によ
る。さらに、悪いアンテナパターンはその呼にわたり望
ましくない状態に留まっている傾向にある。
【００３４】通信装置１０１が高速で進行する車両内に
ある状況においては、通信装置１０１に最善のサービス
を行うアンテナパターンを生成する重みは急速に変化す
る可能性がある。従って、エラー信号が受信されるたび
ごとにアンテナパターンを変えることは通信システム１
００の性能における実質的な改善を生じる結果とはなら
ない。さらに、ある瞬間にうまく作用しない重みは少し
の後に最善の選択となる可能性があり、これは結果とし
て重みＷ１，Ｗ２およびＷ３の急速な切替えを生じさせ
る。速度の影響はもちろんシステムの設計、特にパケッ
トの送信とＮＡＣＫの受信との間の遅延、に依存する。
【００３５】利得および位相値を記憶するメモリ１６０
は最も最近に使用されたアンテナパターンのテーブルを
記憶することができる。エラー指示を生じる結果となっ
たパターンは所定の期間の間使用されないことが好まし
い。該所定の期間は好ましくは通信装置１０１および１
０２がお互いに対して移動している速度に従って調整可
能である。従って、通信装置１０１および１０２が別々
に移動していない場合は、前記期間は通信装置１０１お
よび１０２の全接続時間に等しくすることができる。あ
るいは、受信装置１０１および１０２がお互いに対して
急速に移動している場合は、前記期間は非常に短く、あ
るいはゼロにすることができる。いずれの場合にも、前
記所定の期間は前にエラーを生じる結果となったかつチ
ャネルが大きく変化しなければ依然として悪い性能を提
供する重みベクトルの再選択を防止するためチャネルの
相関時間（ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ）より大
きくすべきである。
【００３６】上の実施形態の利点は通信装置１００が他
の通信装置の助けなしに重みを変えることである。従っ
て、重み調整回路は現存の機器を更新することなく現存
のシステムにおいて実施できる。
【００３７】他の実施形態によれば、通信装置１０２に
よって信号が送信され送信経路重み回路１３１，１３３
および１３５を決定し該決定は通信装置１０１において
行われる。この実施形態につき図４および図５を参照し
て説明する。コントローラ１２６は、ブロック４００に
示されるように、アンテナ１０６に供給される基準信号
を発生するために送信機１２２を制御する。該基準信号
はトーンまたは任意の他の適切な信号とすることができ
る。
【００３８】前記基準信号はアンテナ１０６に対し可変
利得増幅器２３８および２４０の利得をゼロの利得を有
するように制御しかつ可変利得増幅器２３６を非ゼロ利
得を持つよう制御することによって供給される。コント
ローラ１２６は送信機１２２を制御して、ブロック４０
４に示されるように、トーン信号をアンテナ１１０に出
力させる。該トーンをアンテナ１１０にのみ供給するた
めに、可変利得増幅器２３８の利得のみが非ゼロの値を
有する。コントローラ１２６は、ブロック４０６に示さ
れるようにアンテナ１１２にトーン信号を出力するため
に送信機１２２を制御する。該トーンをアンテナ１１２
のみに供給するため、可変利得増幅器２４０の利得のみ
が非ゼロの値を有する。
【００３９】従って、所定のトーンが各々のアンテナに
異なる時間に入力される。あるいは、異なる周波数の信
号が同時に各アンテナ１０６，１１０および１１２に入
力されてもよく、または異なるコードを有する信号が同
時に各アンテナに入力されてもよい。しかしながら、こ
れら３つの手段のいずれによっても、各アンテナに供給
される信号は通信装置１０１によって区別可能でなけれ
ばならない。
【００４０】送信機１２２は送信機１２２から送信経路
重み回路１３１，１３３および１３５へと伸びているバ
スの３つのそれぞれの導体を通して送信経路重み回路１
３１，１３３および１３５に接続できることが理解され
るであろう。これは各々のアンテナに対して送信機１２
２によって発生された異なる信号が個々に送信経路重み
回路に印加できるようにする。
【００４１】コントローラ１２６は判断ブロック４０８
に示されるように受信機１２４において重み信号を受信
するのを待機する。コントローラ１２６はあるいは重み
信号が受信された時に標準的な送信動作から割込みを受
けることができる。いずれの場合でも、新しい重みが通
信装置１０１から受信された時、コントローラ１２６は
送信経路重み回路１３１，１３３および１３５の重み
を、ブロック４１０に示されるように、通信装置１０１
から受信された値に変更する。もし通信装置１０１から
インデクスが受信されれば、コントローラ１２６は該イ
ンデクスに関連する重みをメモリ１６０内のコードブッ
クから選択しかつそれに従って送信経路重み回路１３
１，１３３および１３５を制御する。
【００４２】通信装置１０１の動作につき図５を参照し
て説明する。コントローラ１２０はブロック５００，５
０２および５０４においてアンテナ１０６，１１０およ
び１１２の各々を介して送信された基準信号を受信す
る。それぞれのアンテナ１０６，１１０および１１２に
関連する信号は、図４に関して前に説明したように、時
間的に分離されているが、もしそれらが異なる周波数を
有する場合はそれらの周波数によって識別することもで
き、あるいはもしそれらが異なる符号を有していればそ
れらの符号によって識別することもできる。コントロー
ラ１２０はこのようにして各アンテナによって送信され
た基準信号を識別する。
【００４３】コントローラ１２０は、ブロック５０６に
示されるように、各々のアンテナ１０８，１１０および
１１２に対する受信信号レベルに基づき送信経路重み回
路１３１，１３３および１３５に対する最適の重みを計
算する。最適の重みベクトルが受信された信号利得およ
び位相から計算できる。各々のアンテナからの推定また
は評価された利得および位相の複素表現の複素共役が各
アンテナの重みとして使用できる。各アンテナに対する
推定または評価された利得および位相はコントローラ１
２０によって受信された基準信号をコントローラ１２０
に記憶された前記所定の基準信号の局部的コピー（ｌｏ
ｃａｌ ｃｏｐｙ）と相関することにより得られる。こ
れらの信号の間の相関の結果はアンテナ１０６，１１０
および１１２の各々からの送信経路の推定された利得お
よび位相を示す。
【００４４】あるいは、前記コードブックを使用して候
補のリストから好ましい重みベクトルを選択することが
できる。これは前記推定された受信位相および利得の複
素共役から計算される最適の重みベクトルに最も近いベ
クトルをコードブックから選択することによって行うこ
とができる。あるいは受信通信装置において受信信号電
力を最大にするよう好ましい重みベクトルが選択され
る。
【００４５】電力を最大にする重みはコードブックから
計算できる。すでに述べたように、各々のアンテナから
送られる基準信号の利得および位相は受信機において元
の送信された基準信号の知られた局部的コピーによる相
関によって推定される。重みベクトルは次に以下のよう
にして選択される。
【表３】 この場合、ｉ番目のアンテナ（アンテナ１，アンテナ２
およびアンテナ３）から受信された信号の推定されたま
たは計算された利得および位相はｃｉによる複素表記に
よってかつ全てのアンテナに対する組（ｓｅｔ）はベク
トル＿ｃによって表わされ、かつ所定のリストにおける
ｋ番目の重みベクトルは＿ｗｋであり通信装置１０２の
メモリ１６０内にかつ通信装置１０１のコントローラ１
２０内に記憶されたリストにはＫのベクトルがある。｜
＊｜は複素数＊の大きさを表わす。また、＊Ｔはベクト
ルまたはマトリクス＊の転置（ｔｒａｎｓｐｏｓｅ）を
表わし、行および列が相互交換される。
【００４６】なお、各表または数式などにおいて、ベク
トルなどを表わすために下線を有するアルファベットが
使用されているが、明細書の説明文中ではアルファベッ
トの前に下線記号“＿”を配置したものを使用して表わ
している。
【００４７】この方法はインデクスコードブックの各ベ
クトルの重み＿ｗｋおよび各々のアンテナｃｉに対する
重みおよび利得の計算値または推定値を乗算しかつその
結果を加算してその特定の重みに対する一時的な振幅測
定値ｔを発生する。これは前記特定の重みが送信機にお
いて適用されれば受信されるであろう信号の振幅の推定
値または計算値である。最大のｔ（受信機における最も
高い推定振幅）に関連するインデクスは通信装置１０２
の送信経路に対する最適の重みとして選択される。該最
適の重みに関連するインデクスが次に、ブロック５０８
に示されるように、通信装置１０２に送信し戻される。
【００４８】シミュレーションにより前記コードブック
手法は適切な正規化および候補ベクトル分布が使用され
た場合に複素共役受信利得および位相の量子化手法より
もダウンリンクに関して容量オーバヘッドの要求が少な
いことが示された。さらに、コードブックのエントリは
以下の利点を提供するよう選択できる。信号がアンテナ
の１つより多くを介して放射されるように重みを選択す
ることにより、単一のアンテナの送信経路が全ての電力
を渡すことを要求されない。これは各々の経路における
送信回路に対する個々の増幅器のピーク電力要求に対す
る制限を与え送信経路の１つが全ての電力を渡さなけれ
ばならない可能性があるシステムに対しコストおよび寸
法的な利点を提供する。
【００４９】さらに、前記ルックアップテーブル、また
はコードブック、は合計検査またはＣＲＣ情報のような
エラー保護コーディングを容易に可能にするため使用で
きる。エラー保護コーディングはインデクス情報と共に
セーブされ、かつエラー保護コーディングの計算を要求
することなく送信できる。これは送信機のエラー保護符
号化の複雑さを低減する。
【００５０】ルックアップテーブルの他の利点は各々の
フレーム時間に評価された候補の重みベクトルが最も最
近のフレームに対する重みベクトルに最も近いものとす
ることが可能なことである。これは低い速度が最適の重
みベクトルをゆっくりと変化させる歩行者の環境に対す
るサーチの複雑さを低減し、それは前の重みが良好な選
択を維持する傾向にあるからである。しかしながら、コ
ントローラはまた前の選択の重みに最も近い重みが不満
足である場合はコードブックの全ての重みを考慮するこ
とができる。
【００５１】コードブックが使用される場合、通信装置
１０１および１０２は同じ値を持たなければならない。
これは通信装置の１つからのコードブックを他の通信装
置へダウンロードすることにより達成できる。あるい
は、ベクトル番号の値が両方の通信装置において同じで
あることを確認するために他の方法も使用できる。
【００５２】図６を参照すると、情報パケットおよび基
準信号の双方が通信装置１０２から通信装置１０１へ送
信されることが分かる。基準信号は各々のアンテナか
ら、代わるがわる、別個に送信される。係数を計算する
ために通信装置１０１において情報が処理されている時
間と通信装置１０１において特定された重みベクトルが
通信装置１０２によって使用される時間との間に遅延が
ある。通信装置１０２は次に通信装置１０１から受信さ
れた重みを使用して情報パケットを送信する。
【００５３】情報パケットが送信される度ごとに、基準
信号がアンテナ１０６，１１０および１１２から通信さ
れ、かつ通信装置１０１において次のパケットに対する
新しい重みが計算される。フィードバック系における遅
延の影響を最小にするため、前記基準信号は情報パケッ
トと隣接しないよう配置することができ、この場合前記
基準信号は通信装置１０２によって前記係数を使用して
送られる情報パケットにより近くなる。あるいは、前記
基準信号は情報パケット内に配置することもできる。前
記遅延を最小にしまたは除去するためにいずれの方法を
使用しても前記基準信号は通信された後に生じるチャネ
ルにおける変動から生じる問題のある通信を避けること
ができる。
【００５４】また、コントローラ１２０は２つのパケッ
トの情報と共に送信される基準信号から発生される重み
からアンテナに対して重みを補間しまたは差しはさむこ
とができる。２つの引き続く、間隔をあけた基準信号か
ら係数を発生することにより、送信経路の特性の変化を
最善の信号パターンを決定する上で考慮に入れることが
できる。
【００５５】デジタルセルラ電話システム７００（図
７）の送信モードは第１の通信装置７０２および第２の
通信装置７０４を含む。通信装置７０２はアンテナアレ
イ７０６を含みかつ通信装置７０４はアンテナアレイ７
０８を含む。これらのアンテナアレイはＰで表わされる
複数の信号経路によって相互接続されている。通信装置
７０２および７０４は２方向無線機、無線電話およびベ
ースステーション、その他とすることができる。
【００５６】通信装置７０２はコントローラ７１４を含
み、該コントローラ７１４は音声およびデータ信号なら
びに送信経路における重みＷ１，Ｗ２およびＷ３を選択
するために制御信号を出力する。音声およびデータ信号
はコーディングおよび変調回路７１６に入力される。重
み制御信号は利得および位相シフト回路７１８に入力さ
れ、該利得および位相シフト回路７１８はコントローラ
７１４からの振幅および位相制御信号を可変利得増幅器
７２０〜７２２および位相シフト回路７２４〜７２６に
結合する。送信信号はフレーミングおよび基準発生回路
７２３を介して位相シフト回路７２４〜７２６に入力さ
れる。
【００５７】フレーミングおよび基準発生回路７２３は
データおよび音声を送信のためにフレーミングしまたは
フレームに構成しかつ基準信号を位相シフト回路７２４
〜７２６に結合し、これはアンテナ７２８〜７３０の各
々に対し１つずつ結合される。それぞれのベースバンド
信号は、各々のアンテナに対し１つずつ、フレーミング
および基準発生回路７２３によって形成され、かつ位相
シフト回路７２４〜７２６によって各々に対し適切な位
相シフトが加えられる。
【００５８】位相シフト回路７２４〜７２６はデジタル
的に乗算器によって提供され、したがってコードブック
からの複素値が前記フレーミングおよび基準発生回路の
出力によって乗算され位相シフトを生成することができ
る。位相シフト信号はデジタル−アナログ変換回路７３
２においてアナログ信号に変換される。該アナログ信号
の周波数はアップコンバータ７３４〜７３６において増
大され、かつそのより高い周波数の信号は可変利得増幅
器７２０〜７２２において増幅される。可変利得増幅器
７２０〜７２２の利得は各々のアンテナに対する重みに
したがって選択される。したがって、送信経路における
送信経路重み回路は位相シフト回路７２４〜７２６およ
び可変利得増幅器７２０〜７２２を含む。この例では３
つの位相シフト回路が示されているが、実際には２つを
使用することのみが必要であり、それは絶対位相は重要
ではなく、３つの送信経路重み回路の相対位相のみが重
要なためである。
【００５９】通信装置７０２の受信経路は、それぞれ、
アンテナ７２８〜７３０から受信された信号の周波数を
低減するためのダウンコンバータ７４０〜７４２を含
む。ダウンコンバートされた信号はアナログ−デジタル
変換回路７４４に入力され、該アナログ−デジタル変換
回路７４４はダウンコンバータによって出力された各々
の信号からそれぞれのデジタル信号を出力する。該デジ
タル信号は受信機プロセッサ７５０において復調され
る。
【００６０】通信装置７０４は音声およびデータ信号な
らびに送信経路における重みＷ１，Ｗ２およびＷ３を選
択するための制御信号を出力するコントローラ７５２を
含む。前記音声およびデータ信号はコーディングおよび
変調回路７５４に入力される。前記重み制御信号は利得
および位相シフト回路７５６に入力され、該利得および
位相シフト回路７５６はコントローラ７５２からの振幅
および位相制御信号を可変利得増幅器７５８〜７６０お
よび位相シフト回路７６２〜７６４に結合する。前記送
信信号はフレーミングおよび基準発生回路７６６を介し
て位相シフト回路７６２に対し７６４に入力される。前
記フレーミングおよび基準発生回路７６６はデータおよ
び音声を送信のためにフレーミングしかつ基準信号を、
各々のアンテナ７６８〜７７０に対し１つずつ、位相シ
フト回路７６２〜７６４に結合する。それぞれのベース
バンド信号は、各々のアンテナに対し１つずつ、形成さ
れ、かつ位相シフト回路７６２〜７６４によって各々に
対し適切な位相シフトが加えられる。位相シフトされた
信号はデジタル−アナログ変換回路７７２においてアナ
ログ信号に変換される。該アナログ信号の周波数はアッ
プコンバータ７７４〜７７６において増大されかつその
より高い周波数の信号は可変利得増幅器７５８〜７６０
において増幅される。前記可変利得増幅器の利得は各ア
ンテナに対する重みにしたがって選択される。
【００６１】通信装置７０４の受信経路は、それぞれ、
アンテナ７６８〜７７０からの信号に対するダウンコン
バータ７８０〜７８２を含む。ダウンコンバートされた
信号はアナログ−デジタル変換回路７８４に入力され、
該アナログ−デジタル変換回路７８４はダウンコンバー
タによって出力される信号の各々からそれぞれのデジタ
ル信号を出力する。該デジタル信号は受信機プロセッサ
７９０において復調される。
【００６２】通信装置７０２および７０４は送信経路が
通信装置７０２から通信装置７０４へまたは通信装置７
０４から通信装置７０２へとすることができるため同じ
であるものとして示されている。しかしながら、通信装
置７０２および７０４は異なるものとすることができ、
例えば、通信装置７０２はベースステーションでありか
つ通信装置７０４は無線電話とすることができる。ベー
スステーションの場合は、送信経路はまた多数の同時的
なユーザに対する信号を結合するためのマルチプレクサ
を含むであろう。ベースステーションの受信経路はまた
異なる同時的なユーザからの信号を分離するために、デ
マルチプレクサを含むであろう。
【００６３】送信経路に対する最適の重みの計算につき
通信装置７０２から通信装置７０４への送信について説
明するが、この説明は通信装置７０４から通信装置７０
２への通信についても同様に適用できる。通信装置７０
２および７０４は３つのアンテナを有するが、この説明
は他の数のアンテナを有するシステムにも同様に適用で
き、したがって送信通信装置の送信経路にＩのアンテナ
を有しかつ受信通信装置の受信経路にＮのアンテナを有
するシステムにも一般的に適用できる。通信装置７０２
から通信装置７０４への通信に対しては、Ｉは３に等し
くＮも３に等しい。
【００６４】ｉ番目の送信アンテナからｎ番目の受信機
アンテナで受信された信号の計算または推定された利得
および位相は（複素表記で）ｃｉ，ｎおよびマトリクス
Ｃ（Ｎ行およびＩ列を備えた）による全ての組合わせに
対する組で表現される。送信機重みベクトル＿ｗによっ
て生成されるアンテナ７６８〜７８０における推定され
た利得および位相はしたがってＣ＿ｗによって与えられ
る。重みベクトルはコードブックから次のようにして選
択される。
【表４】
【００６５】通信装置７０４のコントローラ７５２はこ
の方法を使用してマトリクスＣを、コードブックにおけ
る第１の重みベクトルである、重みベクトル＿ｗ０によ
って乗算することによりベクトル＿ｖを計算する。初期
値ｔは＿ｗ０から得られる前記ベクトル＿ｖから計算さ
れる。ｔのこの値は、送信機における重みベクトル＿ｗ
０および受信機における信号の最大比結合によって受信
機において得られる信号の振幅の推定値を表わす。最大
比結合（Ｍａｘｉｍｕｍ ｒａｔｉｏ ｃｏｍｂｉｎｉ
ｎｇ）は複数のアンテナからの信号を組合わせるよく知
られた技術である。ベクトル＿ｖはＣおよび重みの各ベ
クトル＿ｗｋから得られる。コードブックからの各々の
重みに対する推定された大きさｐはその重みベクトルに
対し＿ｖおよび＿ｖのエルミート変換（Ｈｅｒｍｉｔｉ
ａｎ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を乗算することによって計
算される。コントローラ７５２においてこのようにして
測定された最も高い値のｐに関連するインデクスｋが送
信通信装置７０２に送り戻される。コントローラ７１４
は可変利得増幅器７２０〜７２２および位相シフト回路
７２４〜７２６を制御して送信されたインデクス番号に
対応する重みを持つようにする。
【００６６】コントローラ７５２はこのようにして受信
機プロセッサ７９０の出力における性能を推定または評
価する。受信機プロセッサ７９０の出力はアンテナアレ
イ７０８のアンテナ７６８〜７７０の組合わされた出力
から得られる。この推定はまたコントローラ７５２によ
って決定される受信経路の重みに基づく。
【００６７】上で述べたように、受信機に対して最大比
結合器が使用される。最適結合（ｏｐｔｉｍｕｍ ｃｏ
ｍｂｉｎｉｎｇ）のような他の最適化技術も特に妨害の
影響を低減することが望ましい場合にはこれに代えて使
用することができる。最適結合は知られた技術である。
受信振幅または電力を最大にする代わりに、コントロー
ラ７５２の比率は妨害プラスノイズに対する所望の信号
の比率を最大にすることができる。
【００６８】受信通信装置がイコライザ８２０を含む場
合の実施形態につき説明する。これらの実施形態では、
図１および図２に示されるように、単一のアンテナを含
む受信通信装置および複数のアンテナを有する送信通信
装置について説明が行なわれる。
【００６９】これらの実施形態では、重みを決定するた
めにかつ受信経路におけるイコライザ８２０に対する設
定を計算するために基準信号が使用される。受信通信装
置に対してイコライザ８２０を設定する上で受信通信装
置によって使用されるべき基準信号を送信することが知
られている。現存のシステムでは、該基準信号は係数の
設定を単純化するよう選択される。
【００７０】しかしながら、発明者は送信装置がアンテ
ナアレイを含みかつ受信装置がイコライザを含む場合に
は、送信される基準信号はアンテナアレイによって大き
な利得を維持しながら基準信号に対する送信オーバヘッ
ドを低減するよう選択できることを発見した。
【００７１】本発明は、アレイにおける各アンテナに対
し１つずつ、複数の基準信号を送信することを必要とす
る。通信装置１０１がベースステーションでありかつ通
信装置１０２が無線電話である場合は、ベースステーシ
ョンである通信装置１０１における資源の要求を心配す
ることなく通信装置１０２の送信経路における重みを選
択するために送信オーバヘッドを最小にする信号を使用
することが都合がよい。ベースまたはベースステーショ
ンである通信装置１０１はイコライザ８２０の値を選択
する上で困難な計算を行なうための充分な能力を有し、
一方バッテリ寿命を延長するために通信装置１０２にお
けるエネルギ要求を最小にすることが有利である。
【００７２】これに対し、通信装置１０１が移動ユニッ
トでありかつ通信装置１０２がベースである場合は、通
信装置１０１の要求を最小にすることが望ましい。送信
要求はベースにとっては重大なことではなくそれはベー
スはバッテリ寿命を心配することなく信号を放送できる
からである。より大きな心配事はその受信経路における
イコライザ８２０に対する値を計算する間に携帯用通信
装置の資源に関しての消耗である。したがって、もし通
信装置１０１が携帯用通信装置であれば、基準信号はイ
コライザの設定の計算を簡単化することが望ましい。そ
のために、通信装置１０１または１０２の内のどれが無
線電話ネットワークのような通信システムにおける携帯
用装置であるかに応じて基準信号に対して異なる信号を
使用することが考えられる。
【００７３】もし通信装置１０１が無線電話であれば、
イコライザの設定の計算を単純化する基準信号は、例え
ば、ＧＳＭのようなシステムにおいて使用される変調さ
れたデータの一部である。図１２に基準信号が示されて
いる。図１２に示されるように、該基準信号は時間的に
充分な間隔をもって分離されてマルチパス遅延に対処で
きるようにしている。該基準信号の始めおよび終りはラ
ンプ期間（ａ ｐｅｒｉｏｄ ｏｆ ｒａｍｐｉｎｇ）
によって特徴付けられ、したがって電力が瞬時的に変化
しないよう構成されている。
【００７４】オーバヘッドを最小にするため、前記基準
信号は同期、イコライザ設定のため、および重みベクト
ル選択の双方のために使用される。さらに、オーバヘッ
ドを低減するため、前記基準信号はＴＤＭＡシステム
（例えば、ＴＥＴＲＡおよびＧＳＭ）において通常使用
されるものと異なるように設計されかつ使用される。イ
コライザ設定とともに重みベクトル選択のために、コー
ドブック手法が使用される。
【００７５】イコライザ設定回路８０２を含むコントロ
ーラ回路８００が図８に示されている。このコントロー
ラは通信装置７０２または７０４において、あるいは双
方において使用でき、かつ前記通信装置の一方または双
方がイコライザを有する場合に使用される。コントロー
ラ回路８００はアンテナアレイを有する他の通信装置に
おけるアンテナ重みを計算するために受信信号を処理す
る基準信号プロセッサ回路８０４を含む。重みベクトル
選択回路８０６は、表１または表２のような重みのイン
デクスである、コードブック８０８に格納された重みイ
ンデクスを使用する。重みベクトル選択はイコライザ設
定回路８０２および２進フォーマットおよび符号化回路
８１２に入力される。該２進フォーマットおよび符号化
回路は他の通信装置への送信のための情報を出力する。
【００７６】送信通信装置は図６に示されるように情報
信号および基準信号の双方を送信する。基準信号は各ア
ンテナから別個に送信される。フィードバック系におけ
る遅延の影響を最小にするため、前記基準信号は好まし
くは情報パケットと隣接しないものとされる。さらに、
受信通信装置がイコライザを有し、かつ該イコライザお
よびアンテナアレイに対する送信経路重みが同じ基準信
号を使用して設定される場合は、各アンテナに対する信
号は周波数または符号で区別されるものに対して時間に
より分離されることが好ましい。
【００７７】重みベクトルがイコライザの設定と独立に
見い出されかつ次に受信機のイコライザ設定が該重みベ
クトルから決定される方法をまず説明する。この方法は
基準信号が、通信装置１０１がベースステーションであ
る場合にそうであるように、基準信号がオーバヘッドを
最小にするために選択される場合に適用される。この方
法は通信装置においてプリセットされた値を使用する。
マトリクスＸが通信装置が製造されたとき、作動された
とき、あるいはそれが新しいシステムにおいて使用され
ている場合に該通信装置内に記憶される。前記マトリク
スは次のように計算される。
【数１】 この場合、＿ｒは知られた基準信号波形の列ベクトルで
あり、かつＹＨはＹのエルミート変換である。
【００７８】前記基準信号プロセッサ回路８０４（図
８）は基準信号の相関マトリクスＲを次のように計算し
かつ記憶する。
【数２】 この場合＿ｓｉはｉ番目のアンテナから受信された基準
信号であり、かつ＿ｓｉ Ｈはｉ番目のアンテナから受信
された基準信号のエルミート変換である。
【００７９】重みベクトル選択回路８０４は次に電力信
号ｐを最大にするためにコードブック８０８におけるイ
ンデクスの各々に対し計算を行ない、この場合ｐは次の
ように表わされる。
【数３】 この場合、＿ｗは候補の重みベクトルを表わし、かつ＿
ｗＨは候補の重みベクトルのエルミート変換を表わす。
ｐの最大の値を生じる重みのインデクスがこのようにし
て選択される。選択された重みベクトルのインデクスは
次に前記２進フォーマットおよび符号化回路８１２を介
してハンドセットに送信される。
【００８０】次に選択された重みベクトルから係数が計
算される。例えば、最尤シーケンスエスティメイタ（Ｍ
ａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ Ｓｅｑｕｅｎｃ
ｅＥｓｔｉｍａｔｏｒ：ＭＬＳＥ）イコライザにおい
て、イコライザ係数が次のようにしてイコライザ設定回
路８０２において得られた設定から発生される。始め
に、基準信号が選択された重みによって全てのアンテナ
から同時に送信されれば受信されるであろう信号の推定
値である、ベクトル＿ｖが次のようにして計算される。
【数４】 この場合、ｗｉは選択された重みベクトルのｉ番目のエ
レメントである。イコライザ設定がそこから抽出される
チャネル推定値＿ｈが次のように計算される。
【数５】 この場合、＿ｍは送信通信装置におけるフィルタ（図示
せず）の変調インパルス応答であり、かつ○の中に×を
有する記号はコンボリューションを表わす。
【００８１】このベクトル＿ｈは当業者に知られている
ように、イコライザ設定がその後に適切な方法で抽出さ
れるシンボルタイミング同期のために使用されている。
できるだけ多くの量を予め計算することにより複雑さが
最小にされる。
【００８２】ある情報パケットに対するイコライザ設定
は該情報パケットに対する重みベクトルの選択と同時に
見い出される。いくつかの状況では、フィードバック経
路にかなりの遅延があるかもしれない。これは重みベク
トル選択およびイコライザ設定の精度の双方に影響を与
える。別の方法では、１つのパケットに対するイコライ
ザ設定は次の情報パケットに対する重みベクトルを得る
ために使用される基準信号から検出される。これはイコ
ライザ設定の確立の遅延を低減し、かつ重み選択および
イコライザ設定が独立である場合に可能である。
【００８３】オーバヘッドを最小にする基準信号は上に
示されたインバース（ＹＨＹ）−１が充分に調整された
（ｗｅｌｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｄ）ような特性を備
えた変調データの一部である。図１２に示されるよう
に、基準信号は充分な間隔をもって時間的に分離されマ
ルチパス遅延を可能にする。基準信号の始めおよび終り
はランプ期間によって特徴付けられ、したがって、今日
のＴＤＭＡシステムのバーストの場合と同様の方法で、
電力が瞬時に変化しないよう構成される。
【００８４】他の実施形態では、前記重みベクトルはイ
コライザ設定と組合わせて検出される。この方法はま
た、通信装置１０１がベースである場合に生じる傾向に
あるオーバヘッドを最小にするために基準信号が選択さ
れる場合に適用される。この手法はイコライザの長さが
該イコライザが全てのマルチパス伝搬を捕えることがで
きないようなものである場合に望ましい。この手法は図
９に示されるコントローラ回路９００のアーキテクチャ
を使用する。コントローラ回路９００はまたＭＬＳＥイ
コライザと共に使用できる。重みベクトル選択およびイ
コライザ設定回路９０２は次の量を使用する。
【数６】 この場合＿ｒは知られた基準信号波形の列ベクトルであ
る。
【００８５】これらの値は前に簡単に説明したように予
め計算されかつコントローラ７５２に記憶される。他の
知られたインパルスシーケンスは＿ｚであり、これは＿
ｚがインパルス応答＿ｍ（累乗コサインフィルタ（ｒａ
ｉｓｅｄ ｃｏｓｉｎｅ ｆｉｌｔｅｒ）のような）を
有する変調フィルタ（通信装置１０２の送信経路におけ
る、図示しない、フィルタ）によってろ波される場合
に、結果として得られる波形が＿ｒであるように規定さ
れる。コードブック８０８の値が使用される前に、以下
の式が計算されかつ記憶される。
【数７】 この場合＿ｓｉはｉ番目のアンテナから受信される基準
信号である。 インデクス＝１、 最小＿エラー（ｍｉｎ＿ｅｒｒｏｒ）＝１，０００，０
００．０ ｐ＿しきい値（ｐ＿ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）＝０．７のよ
うな０．０および１．０の間の数 また、この場合、＿ｃｉはｉ番目の送信アンテナからの
組合わされたフィルタおよびチャネル応答の成分を表わ
す係数のベクトルであり、＿ｍは送信経路フィルタ（図
示せず）の変調インパルス応答であり、かつ○の中に×
を含む記号はコンボリューションを表わす。最小エラー
に対する初期値は大きくなるよう選択される。前記ｐ＿
しきい値の値は行なわなければならない計算の数を制限
するよう選択される。したがって、最も高い電力測定値
を有する重みのみが考慮される。前記値０．７は上部３
０％のみが考慮されることに対応する。発明者は、必ず
しも最も強力な場合ではないが、信号が強い場合に最も
少ないエラーが生じることを見い出した。前記重みの候
補（ｗｅｉｇｈｔ ｃａｎｄｉｄａｔｅｓ）のより大き
な、またはより少ない割合を考慮することも可能であ
る。
【００８６】Ｊの候補の重みベクトルに対するコードブ
ック計算が次に以下のようにして行なわれる。
【表５】
【００８７】イコライザ設定回路９０２は始めに電力を
測定しかつ該電力が前記しきい値より上であるかを判定
する。前記しきい値より上の電力測定に対し、前記重み
ベクトルに対して計算されたイコライザ設定を使用して
エラーが計算される。ＭＬＳＥイコライザに対して、該
「エラー」は各々の反復の場合に次のようにして計算さ
れる。
【数８】 この場合＿ｘは次のような構成要素または成分ｘｉを備
えたベクトルである。
【数９】 また、｜．｜はベクトルノルム（ｎｏｒｍ．）を表わ
し、＿ｈ′はシンボルタイミング同期プロセスの間に＿
ｈから抽出される候補のイコライザ設定を表わし、該同
期プロセスはすでに述べたようにイコライゼイションの
技術に習熟したものには知られており、かつｗｉ＊はｗ
ｉの複素共役である。このプロセスは、受信信号の電力
を最大にする重みを検出することに対して、エラーを最
小にする＿ｈおよび＿ｗの値を決定することにより品質
レベルを最大にする。前記「エラー」はイコライザによ
って出力される信号の品質推定値（ｑｕａｌｉｔｙ ｅ
ｓｔｉｍａｔｅ）である。
【００８８】前記選択された重みベクトルのインデクス
が次に２進フォーマットおよび符号化回路８１２によっ
てハンドセットに送信するために処理される。前記イコ
ライザ設定はイコライザ８２０における係数を設定する
ために使用される。
【００８９】図１０は、４つの送信アンテナを備えた図
８のシステムの性能を、２シンボル遅延拡散または広が
りチャネルおよび歩行者の速度で、ＧＳＭ形システムに
対するアレイのない場合と比較して示す。このグラフは
ビットエラー率（ＢＥＲ）対デシベル（ｄＢ）でのノイ
ズ電力量に対するビットごとのエネルギの比率（Ｅｂ／
Ｎｏ）を示す。カーブ１０００はアレイのないエラー保
護コーディングのない性能であり、かつアレイを備えた
対応する符号化なしの（ｕｎｃｏｄｅｄ）性能であるカ
ーブ１００２と比較されるべきである。７ｄＢのオーダ
の利得が達成され、これは移動無線システム内で通話時
間または容量の非常に大きな増大を可能にする。カーブ
１００１はアレイのないエラー保護コーディングによる
性能であり、かつアレイを備えた対応する符号化性能で
あるカーブ１００３と比較されるべきである。この場合
も同様に７ｄＢのオーダの利得が達成される。基準信号
および重み特定子（ｗｅｉｇｈｔ ｓｐｅｃｉｆｉｅｒ
ｓ）の双方に関するオーバヘッドの節約は、コードブッ
ク、機構に対して、より伝統的な基準信号設計および重
みベクトル量子化に対して２０％より大きい。
【００９０】図１１は、アレイ設定およびイコライザ設
定を独立に推定することが適切でない特定の場合におけ
る図９のコントローラ方法の性能を図８のものと比較し
て示す。カーブ１００５は図８の方法に対するエラー保
護コーディングなしの性能を表わし、これは図９の方法
に対する符号化なしの性能を表わすカーブ１００６と比
較されるべきである。カーブ１００７は図８の方法に対
するエラー保護コーディングを備えた性能を表わし図９
の方法に対する符号化された性能を表わすカーブ１００
８と比較されるべきである。この場合、図９の回路は良
好な信号状態で性能上の利点を提供する。
【００９１】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、アンテ
ナアレイに対する送信経路重みが送信経路の利得を改善
するために調整されることがわかる。送信経路重みは受
信通信装置と独立に設定できる。あるいは、受信通信装
置は送信通信装置から受信された基準信号に基づき重み
を選択できる。コードブックを使用して重みを選択する
プロセスを容易に可能とすることができる。受信通信装
置がイコライザを含む場合は、イコライザの設定および
重みは同じ基準信号から計算でき、それによって送信オ
ーバヘッドを最小にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】アンテナアレイを有する通信装置を含む通信シ
ステムを示すブロック回路図である。
【図２】図１と同様の、しかしながら図１の送信経路に
対する送信経路重み回路をより詳細に示すブロック回路
図である。
【図３】アンテナアレイを有する通信装置における送信
経路利得を設定する方法を示すフローチャートである。
【図４】アンテナアレイを有する通信装置における送信
経路利得を設定する方法を示すフローチャートである。
【図５】図４にしたがって動作する通信装置と通信して
いる通信装置の動作方法を示すフローチャートである。
【図６】通信装置間で送信される信号説明図である。
【図７】アンテナアレイを有する２つの通信装置を含む
通信システムを示すブロック回路図である。
【図８】受信経路にイコライザを有する通信装置におい
て使用するためのコントローラを示す電気回路図であ
る。
【図９】受信経路にイコライザを有する通信装置におい
て使用するための別のコントローラを示す電気回路図で
ある。
【図１０】ＧＳＭ形式のシステムに対しアレイのない場
合と比較して４つの送信アンテナを備えた図８のシステ
ムの性能を示すグラフである。
【図１１】図８のものと比較して図９のコントローラの
方法の性能を示すグラフである。
【図１２】イコライザが受信経路において使用される場
合の基準信号を示す信号説明図である。
【符号の説明】
１００ 通信システム １０１，１０２ 通信装置 １０８，１０６，１１０，１１２ アンテナ １１３ デュプレクス回路 １１６ 送信機 １１８ 受信機 １２０ コントローラ １２２ 送信機 １２４ 受信機 １２６ コントローラ １３１，１３３，１３５ 送信経路重み回路 １５０，１５２，１５４ 受信経路重み経路 １６０ メモリ ２３０，２３２，２３４ 位相シフト回路 ２３６，２３８，２４０ 可変利得増幅器 ２５０，２５２，２５４ スイッチ

Claims (41)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１の通信装置における送信経路のため
    の第２の通信装置における重みの発生方法であって、前
    記第１の通信装置における送信経路はアンテナを有する
    アンテナアレイを含み、前記方法は、 前記アンテナアレイのアンテナの内の少なくとも１つを
    介して送信された基準信号を第２の通信装置において受
    信する段階、 前記第２の通信装置において送信経路に対する少なくと
    も１つの重みを計算する段階、そして前記少なくとも１
    つの重みを前記第２の通信装置から前記第１の通信装置
    に送信する段階、 を具備する第１の通信装置における送信経路のための第
    ２の通信装置における重みの発生方法。
  2. 【請求項２】 前記計算する段階は前記第２の通信装置
    において受信された前記基準信号の振幅および位相の複
    素共役を計算する段階を含むことを特徴とする請求項１
    に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記計算する段階は１組の所定の重みか
    ら前記少なくとも１つの重みを選択する段階を含み、前
    記選択される少なくとも１つの重みは前記複素共役に最
    も近い重みであることを特徴とする請求項２に記載の方
    法。
  4. 【請求項４】 前記送信する段階は前記少なくとも１つ
    の重みに対応するインデクスを送信する段階を含むこと
    を特徴とする請求項３に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記計算する段階は１組の所定の重みか
    ら前記少なくとも１つの重みに対する信号測定推定値を
    得る段階、および該信号測定推定値から前記少なくとも
    １つの重みを選択する段階を含むことを特徴とする請求
    項１に記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記１組の所定の重みは前の重みに基づ
    き選択されることを特徴とする請求項３または５に記載
    の方法。
  7. 【請求項７】 さらに、前記第２の通信装置から１組の
    重みを受信しかつ前記第２の通信装置から受信された１
    組の重みから少なくとも１つの重みを選択する段階を含
    むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記選択する段階は前記第１の通信装置
    におけるアンテナアレイの組合わされた出力において前
    記送信経路の性能を推定する段階を含むことを特徴とす
    る請求項３、請求項５または請求項７に記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記少なくとも１つの重みは前記第１の
    通信装置の受信機において決定されることを特徴とする
    請求項１に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記１組の重みにおけるインデクスは
    記憶されたエラー保護コーディングを含み、かつ前記送
    信する段階はエラー保護コーディングされたインデクス
    を送信する段階を含むことを特徴とする請求項７に記載
    の方法。
  11. 【請求項１１】 アンテナアレイのアンテナに関連する
    送信経路における少なくとも１つの重みを設定するため
    に通信装置を動作させる方法であって、 前記アンテナアレイにおけるアンテナの各々を介して基
    準信号を送信する段階、 前記アンテナの各々に対する重み情報を受信する段階、
    そして前記受信された重み情報にしたがって前記アンテ
    ナに関連する送信経路の少なくとも１つにおける重みを
    設定する段階、 を具備することを特徴とするアンテナアレイのアンテナ
    に関連する送信経路における少なくとも１つの重みを設
    定するために通信装置を動作させる方法。
  12. 【請求項１２】 前記重み情報は位相情報を含むことを
    特徴とする請求項１１に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記重み情報は振幅情報を含むことを
    特徴とする請求項１１または１２に記載の方法。
  14. 【請求項１４】前記重み情報は前記送信経路に対する重
    みに対応するインデクス番号を含むことを特徴とする請
    求項１１に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 第１の通信装置の送信経路を重み付け
    する方法であって、前記送信経路は前記第１の通信装置
    のアンテナアレイと送信機との間にあり、前記アンテナ
    アレイは複数のアンテナを含み、前記方法は、 前記アンテナアレイにおけるアンテナを介して第２の通
    信装置に基準信号を送信する段階、 前記第２の通信装置において前記送信経路に対する少な
    くとも１つの重みを計算する段階、 前記計算された少なくとも１つの重みにしたがって、重
    み情報を前記第２の通信装置から前記第１の通信装置に
    送信する段階、そして前記第２の通信装置から受信した
    重み情報にしたがって前記第１の通信装置において少な
    くとも１つの重みを設定する段階、 を具備することを特徴とする第１の通信装置の送信経路
    を重み付けする方法。
  16. 【請求項１６】 前記計算する段階は第２の通信装置に
    おいて前記第２の通信装置への前記基準信号の送信の間
    の振幅および位相変化の複素共役を計算する段階を含む
    ことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 前記計算する段階は１組の所定の重み
    から前記少なくとも１つの重みを選択する段階を含み、
    前記選択された少なくとも１つの重みは前記複素共役に
    最も近い前記所定の組における重みであることを特徴と
    する請求項１６に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記送信する段階は前記少なくとも１
    つの重みに対応するインデクスを送信する段階を含むこ
    とを特徴とする請求項１７に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 前記計算する段階は１組の所定の重み
    から前記複素共役に最も近い少なくとも１つの重みを選
    択する段階を含み、かつ前記送信する段階は前記選択さ
    れた少なくとも１つの重みに対応するインデクスを送信
    する段階を含むことを特徴とする請求項１７に記載の方
    法。
  20. 【請求項２０】 前記計算する段階は１組の所定の重み
    における重みに対する信号測定推定値を得、かつ前記信
    号測定推定値から前記少なくとも１つの重みを選択する
    段階を含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
  21. 【請求項２１】 前記基準信号は前記アンテナの各々を
    介して個々に送信されることを特徴とする請求項１５に
    記載の方法。
  22. 【請求項２２】 前記基準信号は前記アンテナアレイの
    各アンテナを通して送信され、かつ前記アンテナの各々
    に対する基準信号は区別可能であることを特徴とする請
    求項１５に記載の方法。
  23. 【請求項２３】 前記アンテナの各々に対する基準信号
    はそれらの周波数によって区別可能であることを特徴と
    する請求項２２に記載の方法。
  24. 【請求項２４】 前記アンテナの各々に対する基準信号
    は時間によって区別可能であり、前記基準信号は異なる
    時間にそれぞれのアンテナに入力されることを特徴とす
    る請求項２２に記載の方法。
  25. 【請求項２５】 １組の所定の重みが前記第１の通信装
    置から前記第２の通信装置に転送されることを特徴とす
    る請求項１５に記載の方法。
  26. 【請求項２６】 さらに前の重みを決定する段階を含み
    かつ前記計算する段階は前記１組の所定の重みにおける
    重みの部分集合から選択を行ない、該重みの部分集合は
    前記前の重みにおける重みから決定されることを特徴と
    する請求項２５に記載の方法。
  27. 【請求項２７】 前記計算する段階は前記第１の通信装
    置においてアンテナアレイの組合わされた出力における
    送信経路の性能を推定する段階を含むことを特徴とする
    請求項１５に記載の方法。
  28. 【請求項２８】 さらに、前記第１の通信装置の受信機
    において少なくとも１つの重みの内の１つの重みを決定
    する段階を含むことを特徴とする請求項１５に記載の方
    法。
  29. 【請求項２９】 前記所定のリストに関するインデクス
    は記憶されたエラー保護コーディングを含み、かつ前記
    送信する段階はエラー保護コーディングされたインデク
    スを送信する段階を含むことを特徴とする請求項２５に
    記載の方法。
  30. 【請求項３０】 通信装置であって、 送信機、 複数のアンテナ、 前記アンテナの各々と前記送信機との間に接続された重
    み回路、そして前記重み回路に結合されたコントローラ
    であって、該コントローラは前記アンテナの少なくとも
    １つを介して基準信号を送信するよう前記送信機を制御
    しかつ他の通信装置から受信された重み情報にしたがっ
    て前記アンテナの少なくとも１つに関連する重みを調整
    するよう前記重み回路の内の少なくとも１つを制御する
    ことによって、前記重み回路を含む送信経路が前記少な
    くとも１つのアンテナを通して送信された基準信号にし
    たがって変えることができるようにするもの、 を具備することを特徴とする通信装置。
  31. 【請求項３１】 さらに、所定の重みを記憶するための
    メモリを含み、前記重み情報は前記少なくとも１つのア
    ンテナに関連する重みに関連するインデクス番号を含
    み、かつ前記コントローラは前記インデクス番号から前
    記重み回路の少なくとも１つを制御することを特徴とす
    る請求項３０に記載の通信装置。
  32. 【請求項３２】 前記重み情報は位相情報を含み、前記
    コントローラは該位相情報にしたがって前記重み回路の
    少なくとも１つを制御することを特徴とする請求項３０
    に記載の通信装置。
  33. 【請求項３３】 前記重み情報は振幅情報を含み、前記
    コントローラは該振幅情報にしたがって前記重み回路の
    少なくとも１つを制御することを特徴とする請求項３０
    に記載の通信装置。
  34. 【請求項３４】 受信通信装置であって、 送信通信装置における複数のアンテナの各々を介して送
    信された基準信号を受信する受信機、 各々のアンテナから受信された前記基準信号から前記送
    信通信装置の送信経路に対する少なくとも１つの重みを
    計算するための回路、そして前記送信通信装置に対し前
    記少なくとも１つの重みを送信するための送信機、 を具備することを特徴とする受信通信装置。
  35. 【請求項３５】 前記受信機はコードブックを格納する
    メモリを含み、該コードブックは前記送信通信装置の送
    信経路に対すコードブック重みを含むことを特徴とする
    請求項３４に記載の受信通信装置。
  36. 【請求項３６】 前記コードブック重みはコードブック
    インデクスに関連し、かつ該コードブックインデクスは
    エラー訂正コーディングを含むことを特徴とする請求項
    ３５に記載の受信通信装置。
  37. 【請求項３７】 前記メモリは前の選択の重みを記憶
    し、かつ前記回路は前記コードブックおよび前記前の重
    みを使用して前記少なくとも１つの重みを計算すること
    を特徴とする請求項３５に記載の受信通信装置。
  38. 【請求項３８】 前記重みは前記送信経路におけるピー
    ク電力を制限するよう選択されることを特徴とする請求
    項３５または３６に記載の受信通信装置。
  39. 【請求項３９】 前記コードブックは前記コードブック
    が送信通信装置におけるコードブックと同じであるかを
    調べるため検査されることを特徴とする請求項３６に記
    載の受信通信装置。
  40. 【請求項４０】 前記コードブックは受信通信装置およ
    び送信通信装置の内の一方から送信通信装置および受信
    通信装置の内の他方のものへコードブックを送信するこ
    とにより検査されることを特徴とする請求項３９に記載
    の通信装置。
  41. 【請求項４１】 前記回路は重みおよび位相値を受信さ
    れた基準信号からおよび前記受信通信装置における基準
    信号の写しから計算することを特徴とする請求項３４に
    記載の通信装置。
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