JP4199316B2

JP4199316B2 - 無線通信を最適化するための方法

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Publication number: JP4199316B2
Application number: JP10771597A
Authority: JP
Inventors: ルヴィネジャック; カレルエーリック; フィンクマティアス
Original assignee: ルヴィネジャック; カレルエーリック; フィンクマティアス
Priority date: 1996-04-24
Filing date: 1997-04-24
Publication date: 2008-12-17
Anticipated expiration: 2017-04-24
Also published as: JPH1070478A; EP0803991A1; DE69727003D1; DE69727003T2; CA2202806C; FR2748137A1; ES2214597T3; IL120723A; ATE257295T1; IL120723A0; US5926768A; EP0803991B1; PT803991E; CA2202806A1; DK0803991T3; FR2748137B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固定基地局と移動機との間の通信を最適化するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
送信器から受信器に到達する無線波は、何度も反射しながら異なる距離の多数の経路を同時にたどってくるということと、移動機の移動に応じてまたは移動機の周囲環境(特に、移動機の近辺における車両の交通)の変化に応じてこの異なる経路が時間と共に変化するということによって、送信器と受信器との一方が可動である場合には、それら間の無線通信は困難になる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
その結果、入力端子に受信される信号は、互いに位相が異なり、かつ送信器と受信器との間の、無線波がたどった様々な経路に対応している多くの信号の重ね合わせによって構成されている。そのため、受信された信号をデコードすることが困難であると共に、受信器のアンテナの特定の位置においては、干渉現象が発生し、その干渉現象によって受信信号が完全に消されることもあり得る。
【０００４】
こうした不都合を解消する試みとして、幾つかの一時しのぎの解決策が知られている。例えば、移動機および基地局の送信出力を増加せるという方法がある。しかし、この方法は同時に無線信号の多重の反射による雑音レベルを増大させ、そして更に、移動機に対しては適用が困難であるので、あまり有効ではない。移動機においては、出力を増大させることは、重量と大きさを増大させことであり、また走行距離を低下させることを意味する。
【０００５】
また、常に各移動機と固定基地局との間の小さな距離で通信が行われるように、固定基地局を増加させることも可能である。しかし、この解決策は費用がかさむ。さらに、固定基地のレベルで回路網内で動作する同期させた多数のアンテナを利用することも公知である。この方法は破壊的な干渉の問題を低減することはできる。しかし、この方法は、受信信号の信号対雑音比の改善という点では不適当で、また電磁的環境に及ぼす影響を考慮に入れていない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は特に、上述の幾つかの解決法より優れている新しい解決法を提案することを目的としている。
【０００７】
そのため本発明は、ネットワーク内に配置されている同期された複数のアンテナを備えた送受信固定基地局と、そして少なくとも１つの移動送信機および受信機との間の無線通信を最適化するための方法を提案する。この方法は、各アンテナに対して固定基地内で電気信号S_i(t)を処理して補正された電気信号（以下、補正信号と記す）S'_i(ｔ)＝h'_i(-t)*S_i(t)を決定することにある。ここでS_i(t)は、考慮対象の移動機から送信され、そのアンテナによって受信された受信信号、または上記アンテナからこの移動機へ送信されることになる送信信号であり、*はたたみ込みの積、tは時間を表わす。
【０００８】
h'_i(ーt)は、アンテナiと移動機との間のインパルス応答h_i(t)の時間反転の近似関数であって、該インパルス応答は、無線信号E(t)がアンテナおよび移動機のどちらか一方から送信されると、これら２つの要素の他方が信号R(t)＝h_i(t)*E(t)を受信するように定義されている。また、補正信号S'_i(t)は、次に、もし信号S_i(t)が送信信号である場合には、移動機へ当該アンテナから送信され、もし信号S_i(t)が受信信号である場合には、固定基地局の他のアンテナによって受信された他の信号と組合せられる。
【０００９】
幾つかの好ましい実施態様においては、場合によっては上記の処理の外に、次に記す処理の幾つかを付け加えることができる。すなわち、本発明の方法は次の処理ステップを含むことができる。
ａ)アンテナiに対してインパルス応答h_i(t)の近似関数（以下、近似と記す）h'_i(-t)を決定する、
ｂ)したがって、インパルス応答h_i(-t)の近似h_i(-t)を決定することによって前記h'_i(-t)を時間反転し、
ｃ)各アンテナiに対して、電気信号Si(t)に対応する補正信号S'_i(t)を決定するために電気信号S_i(t)を処理する。
【００１０】
なお、処理ステップａ)の間、各アンテナに固有なインパルス応答の近似h'_i(t)は、移動機によって送信される予め定められた無線信号から定められ、この処理ステップａ)は各移動機に対して一定の時間間隔で実行される。
【００１１】
ステップａ)およびｂ)は、所定の地理的なゾーン毎に一度限り実施され、ステップａ)では、当該ゾーンの複数の点kから次々に少なくとも１つの予め定められている無線信号が送信され、このようにして各点jと基地局の各アンテナiとの間のインパルス応答h_ik(t)の一連の近似h'_ik(t)が決定される。次に、下記公式によって近似h'_i(t)が計算される。
【００１２】
【数４】

ただし、記号a_k は釣合い係数(場合によってはこれらは相互に等しい)を表し、この近似h'_i(t)は、上記の所定のゾーン内にある総ての移動機に向かって送信され、または当該ゾーン内にある総ての移動機から受信される信号を処理するために、処理ステップｃ)で次に利用される。
【００１３】
固定基地局(１)は、上記のステップａ)およびｂ)においてゾーンの幾つかをカバーし、インパルス応答の一連の近似h'_i(t)は、上記各ゾーンに対する１回限り決定される。そして、固定基地局と各移動機との間の各通信の少なくとも始めにおいては、異なるゾーンにそれぞれ対応する一連の近似関数h'_i(t)の各々を用いて、各回ごとに当該移動機から受信した信号S_i(t)から補正信号S'_i()tを決定し、次に当該のゾーンに対応する近似h'_i(t)のどの組が補正信号S'_i(t)の組合せを最適化するか決定し、この近似h'_i(t)の組が次に、当該移動機へ送信され、または当該移動機から受信する信号を補正するために使用することによって、逐次にステップｃ)を実行することができる。
【００１４】
基地局から正常に送信される無線信号は搬送周波数f0を有する変調された信号であって、移動機から正常に送信される無線信号は、f0とは異なる搬送周波数f1を有する変調された信号であり、そしてステップａ)およびｂ)は以下のように実行される。すなわち、
ステップｃ)の間にアンテナiより送信されることになる信号を後で処理するのに有効であるインパルス応答の近似h'_i(t)_emを定めるために、f0に近い周波数を有する予め定められている第１の無線信号を移動機からまたは各点kから送信させ、
ステップｃ)の間にアンテナiによって受信される信号を後で処理するのに有効であるインパルス応答の近似h'_i(t)_reを定めるために、f1に近い周波数を有する予め定められている第２の無線信号を移動機からまたは各点kから送信させる。
【００１５】
基地局から正常に送信される無線信号は、搬送周波数f0を有する変調された信号であるとき、本方法は以下のような補足的ステップを含む。すなわち、
a'1)周波数f0の単色無線信号E(t，f0)を移動機または各点kから送信させ、
a'2)送信された信号E(t，f0)に対応する単色電気信号R(t，f0)を各アンテナiにより受信し、そして、
a'3)下記の数式によって定義される複素数値H_i(f0)＝A_iexp(jΦ_i)を決定するステップとを含む。
R_i(t，f0)＝H_i(f0)・E(t,f0)
本方法の処理ステップｃ)にはその外に、送信信号S_i(t)＝P(t)・e^js(t) （ただし、P(t)は周波数f0の搬送信号、そしてs(t)は変調信号である）から補正信号S'_i(t)を決定するために以下のような３つの副次ステップc1),c2),c3がある。すなわち、
c1) P'(t)＝P(t)・[-H_i(-f0)]、ただし、H_i(-f0)=A_iexp(-jΦ_i)
をアナログ方式で決定し、
c2)デジタル方法で下記数５の関数を計算し、
【００１６】
【数５】

そして、
c3)複素関数P'(t)とC_i(t)との積を計算して補正信号S'_i(t)を定める。
【００１７】
補正されるべき信号S_i(t)が所定の搬送周波数ｆを有する変調された信号であり、該信号S_i(t)は、大きさが搬送周波数fの１％未満である周波数の帯域で変調される場合には、
本方法は、また、以下の処理ステップd),e)を含んでいる。すなわち、
ｄ)アンテナiと移動機との間の伝達関数の、周波数fにおける複素数値であるH_i(f)＝A_iexp(jΦ_i)を決定し、この伝達関数は、周波数fの単色無線信号E(t，f)がアンテナおよび移動機の一方から送信されるとき、これら２つの要素の他方が信号R(t，f)＝H_i(f)・E(t,f)を受信するように定義され、そして
ｅ)補正信号S'_i(t)を、
S'_i(t)=[-H_i(-f)]・S_i(t)、ただしH_i(-f)=A_iexp(-jΦ_i)
によって近似するように決定する。
【００１８】
このステップｄ)の間、数値H_i(f)は、基地局内において移動機によって送信される周波数fの単色無線信号から定められ、この決定は各移動機ごとに一定の時間間隔で実行され、
このステップｄ)の間、伝達関数H_i(f)は、指定されたゾーンの複数の点kから順々に周波数fの単色信号を送信させ、このようにして各点kと基地局の各アンテナiとの間の伝達関数H_ikの一連の値H_ik(f)を決定し、次に数６の公式によって値H_i(f)を計算することにより当該所与のゾーンに対して一度だけ決定される。
【００１９】
【数６】

ただし、記号a_k は釣合い係数(場合によってはそれらは相互に等しい)を表し、この値H_i(f)は、上記の指定されたゾーン内にある総ての移動機へ送信され、または該総ての移動機から受信される信号を処理するために、次に利用される。
【００２０】
固定基地局は、上記のゾーンの幾つかをカバーし、伝達関数の一連の値H_i(f)は上記各ゾーンに対してステップｄ)で既に決定されており、そして、該各ゾーン内で、固定基地局と各移動機とのそれぞれの通信の少なくとも始めにおいては、異なるゾーンにそれぞれ対応する各一連の近似の各H_i(f)を用いて、順々にステップｅ)を実行し、当該の移動機から受信した信号S_i(t)から補正信号S'_i(t)を各回ごとに決定し、次に当該のゾーンに対応する値H_i(f)のどの組が補正信号S'_i(t)の組合せを最適化するか決定し、この値H_i(f)の組を、次に、当該の移動機へ送信し、または当該移動機から受信される信号を補正するために使用する。
【００２１】
基地局から正常に送信される無線信号は搬送周波数f0を有する変調された信号であって、移動機から正常に送信される無線信号は搬送周波数f0とは異なる搬送周波数f1を有する変調された信号である場合には、処理ステップd)は以下のように実行される。すなわち、
処理ステップe)の間に、アンテナiから送信されることになる信号を後で処理するのに有効なインパルス応答の値H_i(f0)を決定するために、周波数f0の単色無線信号を移動機からまたは各点kから送信させ、
処理ステップe)の間にアンテナiによって受信される信号を後で処理するのに有効である伝達関数の値H_i(f1)を定めるために、周波数f1の単色信号を移動機(5)からまたは各点kから送信させる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の他の特性および利点は、限定的なものではなく例証として示された幾つかの実施態様による、添付の図面に関する詳細な説明によって明らかになるであろう。
【００２３】
図１は、無線電話または他の無線送受信機のような少なくとも１つの移動機５と通信している無線電話通信等の固定基地局１を模式的に示している。
【００２４】
この固定基地局１は、同期され、かつ、ネットワーク状に配置されている幾つかのアンテナ２を備え、これらのアンテナは、信号処理組立体４を介してデータのデコードおよび処理を行う中央システム３に並列に連結されている。
【００２５】
各アンテナおよび各無線電話機５には、アンテナiおよび考慮対象の無線電話機５に対応するインパルス応答である時間の関数h_i(t)が存在する。
【００２６】
上記インパルス応答h_i(t)は、もし当該の無線電話機５がディラック形インパルスで無線信号を送信したならば、アンテナiにより受信されるであろう信号に対応する。
【００２７】
無線電話機５が信号E(t)を送信し、アンテナiによる信号R_i(t)の受信が起こるとき、インパルス応答は公式
【００２８】
【数７】

によって、信号R_i(t)を信号E(t)に関連づける。
【００２９】
言い換えれば、R_i(t)はE(t)とh_i(t)のたたみ込み積である。
【００３０】
その上、インパルス応答h_i(t)はアンテナiと当該の移動機５との双方向通信に有効である。すなわち、アンテナiが信号E_i(t)を送信するとき、当該の無線電話機が受信する信号R_i(t)はしたがって、R_i(t)＝h_i(t)*E_i(t)である。
【００３１】
本発明によれば、電気信号S_i(t)がアンテナiによって当該の無線電話機５から受信されるか、または移動機に向かってこのアンテナから送信されることになるとき、h_i(-t)とS_i(t)とのたたみ込みの積S'_i(t)=h'(-t)*S_i(t)に対応する補正された電気信号S'_i(t)は、固定基地局１の内部で決定される。
【００３２】
h'_i(-t)は、アンテナiと当該の移動機との間のインパルス応答h_i(t)の時間反転の近似である。(このテキストにおいて、'記号は常に補正値または近似関数を表すが、どんな場合でも導関数を表さない。)
もちろん、補正信号S'_i(t)は、本発明の範囲から逸脱しない限り、あらゆるアンテナiに対して同一の、複素項Aexp(^jΦ)を乗じることができる(すなわち、Ａを乗算してφだけ位相をずらす、ここで、Ａおよびφはそれぞれ振幅と位相とを構成する実数である)。
【００３３】
次に、補正信号S'_i(t)は、信号S_i(t)が送信信号である場合には、アンテナiから無線電話機５へ送信され、信号S_i(t)がアンテナiにより受信された信号である場合には、固定基地局の複数のアンテナによって受信された他の信号と合成される(加えられる)。
【００３４】
信号S_i(t)の上記の補正によって、S_i(t)が受信信号であるときには、無線電話機５から送信される初めの信号(発信直後の信号)に対して環境が加えた変形を補償することができる。または信号S_i(t)が送信信号であるときには、アンテナiから無線電話機５へ送信された信号に対して環境が引き起こすであろう変形を補償するとができる。
【００３５】
信号S_i(t)の上記の補正を行うための幾つかの実施態様を以下に説明する。
【００３６】
図２に示されているような第１の実施態様では、各信号処理組立体４は、一方には、後に説明される増幅器７および信号処理装置８で表わされている受信経路６を備え、他方には、これらも後に説明される増幅器１０と信号処理組装置１１で表わされている送信経路９とを含んでいる。
【００３７】
信号処理装置８の上流においては、受信経路６は、一般的にはアナログの２つの回路１２、１３に接続され、これらの回路はそれぞれアンテナi(図ではi=2)によって受信された信号の振幅A_iと位相φ_iとを測定するために使用される。このような回路は従来の技術において周知である。
【００３８】
回路１２、１３はそれぞれ２つのＡ-Ｄ(アナログ・デジタル)コンバータ１４、１５に接続されており、そしてＡ-Ｄコンバータ自身は、記憶装置１７を備えているコンピュータ１６に接続され、このコンピュータは、後に説明されるように、信号処理装置８および１１を制御するために設置されている。
【００３９】
この第１の実施態様では、時々、例えば数分ごとに、各無線電話機５に対して、複素表現がE(t，f)＝E_Oexp(2πft) である一連の単色無線信号が送信される。ここで、E_O は振幅を表し、tは時間、そしてfは周波数を表し、これらの単色無線信号は順々に異なる周波数fをもつ。
【００４０】
これらの単色無線信号E(t，f)は、同様に単色信号R_i(t，f)＝H_i(f)・E(t，f)の形で、基地局の各アンテナ２に受信される。ここで、H_i(f)は、当該の周波数fに対して、アンテナiと当該の無線電話機５とに対応する伝達関数の複素数値である。従来の方式で、伝達関数H_i(t)はH_i(f)=A_i(f)expjφ_j(f)の形で表すことができる。ここで、Ａ_i(f)およびφ_i(f)はそれぞれ複素数H_i(t)の係数と偏角である。
【００４１】
そのほか、従来の方式で、基地局１が信号E(t，f)を完全に認識するために、基地局１および無線電話機５は、共通の時間ベースを与えるように同期される。このようにして無線電話機５による単色無線信号の順次の送信中に、係数Ａ_i (f)およびφ_i(f)はそれぞれ、各アンテナ２に対して、信号処理組立体４の回路１２および１３によって測定されることができる。
【００４２】
これらの数値は対応するコンピュータ１６に送られ、上記の単色無線信号の順次の送信の終了時に、基地局１と通信している各無線電話機５に対して、一連の複素数値H_i(t)=A_i(f)exp(^jΦ^i(f))を表す一連の係数A_i(f)およびΦ_i(f)の数値を記憶装置１７が保持するように、上記コンピュータは上記数値を記憶装置１７に蓄積する。
【００４３】
この一連の数値から、コンピュータ１６は、逆フーリエ変換によって、当該のアンテナiと当該の無線電話機５に同時に対応するインパルス応答の近似h'_i(t)を決定する。言い換えれば、近似インパルス応答h'_i(t)はコンピュータ１６によって、下記表現の近似を計算して決定される。
【００４４】
【数８】

実際には、基地局から正常に送信される無線信号は、搬送周波数f0を有する変調された信号であり、そして無線電話機５が正常に送信される無線信号もまた、f0と異なることもあり得る搬送周波数f1を有する変調された信号である。
【００４５】
この場合、基地局１内において送信信号と受信信号とをそれぞれ処理するために、一般的には、伝達関数H_i(t)の、異なる２つの近似を利用するのが好ましい。
【００４６】
このために、上記の動作は、周波数f0の近傍の周波数を有する一連の単色無線信号と、搬送周波数f1の近傍の周波数を有する一連の単色無線信号とを無線電話機５から送信させることによって、順次に実行される。
【００４７】
コンピュータ１６はこのようにして各無線電話機５に対して、当該の無線電話機へ基地局から送信される信号に対して有効である近似h'_i(t)_emを決定すると共に、上記無線電話機から、基地局によって受信された信号に対して有効である近似関数h'_i(t)_reとを決定する。
【００４８】
この時、コンピュータ１６は、インパルス応答の上記の２つの近似にそれぞれ対応する時間反転された関数h'_i(-t)_emとh'_i(-t)_reとを決定する。
【００４９】
信号処理装置８は、増幅器７から出力される信号S_i(t)を処理し、そして信号S_i(t)とコンピュータ１６から送られてきた関数h'_i(-t)_reとのたたみ込みの積に等しい補正信号S'_i(t)=h'_i(-t)_re*S_i(t)を決定するように設計されている。次に、補正信号S'_i(t)は中央システム３に送られる。
【００５０】
同様に、信号処理装置１１は、コンピュータ１６より送られてきた関数h'_i(-t)_emとのたたみ込みによって補正信号S'_i(t)=h'_i(-t)_em*S_i(t)を決定することによって、中央システム３から受信した信号S_i(t)を処理するように設計されている。補正信号S'_i(t)は次に増幅器１０に送られる。
【００５１】
上記のたたみ込みの積を実行するように設計されている装置８および１１は、コンピュータか、コンピュータの一部か（この場合には、コンピュータ１６に組み込まれていることもあり得る）、信号デジタル処理装置か、または１９９６年４月２３日に提出され、「電気信号のためのアナログフィルタ」と題されたフランス特許出願第９６０５１０２号に記載されているような特殊なアナログ構成部品でもよい。
【００５２】
この装置によって、基地局１の中央システム３または無線電話機５によって受信された電気信号は、従来の技術におけるよりもはるかに容易にデコードすることができる。
【００５３】
図３に模式的に示されている第２の実施態様では、基地局１の各アンテナ２に対して、所定の地理的に定められたゾーン１８内において有効な近似関数h'_i(t)’_emおよびh'_i(t)_reが１回だけ決定されると、次からはゾーン１８内にあるどの無線電話機５にも、この同じ近似h'_i(t)_emおよびh'_i(t)_reが用いられる。
【００５４】
このため、基地局１のサービス開始時に実行されるか、または基地局１の寿命がある間は時々実施される準備段階の間に、当該ゾーン１８の様々な点ｋから順次に異なる周波数を有する一連の単色無線信号E_k(t,f)を送信させ、次に上述のように、当該の点ｋと符号ｉのアンテナ２との間のインパルス応答の近似h'_ik(t)_emまたはh'_ik(t)_reを計算し、次に、次の公式、すなわち
【００５５】
【数９】

によって、近似h'_i(t)_emおよびh'_i(t)_reとを計算する。
【００５６】
項ａ_kは、無線電話機の存在確率がより小さいゾーン１８の部分に比べて、無線電話機の存在確率が大きい地理的ゾーン１８の部分（歩道、駅、商業の中心地など）に特権を与えるために特に選択することができる釣合い係数(coefficients de ponderation)を示す。
【００５７】
場合によっては、複数の係数ａ_kが互いに等しく、特にすべてが１に等しいこともあり得る。
【００５８】
コンピュータ１６はそのとき、その記憶装置１７に関数h'_i(-t)_emおよびh'_i(-t)_reを保存し、そして基地局のアンテナ２が当該のゾーン１８内に存在する無線電話機と通信するとき、上記の２つの関数はコンピュータ１６からそれぞれ装置８と装置１１に送られる。
【００５９】
大部分の場合、固定基地局１は幾つかのゾーン１８、１９をカバーしており、この固定基地局によってカバーされている各ゾーンに対して関数h'_i(-t)_reおよびh'_i(-t)_emを決定するという上記の処理が行われる。
【００６０】
これらの種々の関数は全てコンピュータ１６の記憶装置１７に蓄積され、そして固定基地局１と各移動機５との通信の開始時に、符号ｉのアンテナ２に対応するコンピュータ１６は、その記憶装置１７内にある様々な関数ｈ ' _i ( −ｔ ) _reを信号処理装置８に順次に送る。
【００６１】
中央システム３または他のすべての装置は、そのとき、補正信号S_i(t)の集合または補正信号S_i(t)の全体を最適化することができる関数h'_i(-t)_reはどれか決定する。
【００６２】
次に、中央システム３は、ある特定の無線電話機５が存在するゾーン１８または１９に対応する近似h'_i(-t)_emおよびh'_i(-t)_reをその無線電話機５に対して使用するために、各アンテナ２に対応するコンピュータ１６に対して、該コンピュータ１６が当該無線電話機５と当該関数との関係を記憶するように指示する。
【００６３】
固定基地局１が当該の無線電話機５へ無線メッセージを送信するか、またはこの無線電話機のメッセージを受信するとき、コンピュータ１６は、この無線電話機に対して使用される関数h'_i(-t)_reおよびh'_i(-t)_emを信号処理装置８および１１に送る。
【００６４】
第３の実施態様では、考察対象の無線電話機５とアンテナiとの間のインパルス応答の近似h'_i(t)_emおよびh'_i(t)_reを決定するために、この無線電話機に一連の単色無線信号を送信させるということをしないで、周波数f0およびf1の近傍で変調された信号を順次に送信させる。この場合、この信号は所定の方式で周波数変調または位相変調される。
【００６５】
基地局１が近似h'_i(t)_emおよびh'_i(t)_reをそれぞれ決定することができるために無線電話機５によって送信される無線変調信号は下記の形で表すことができる。
【００６６】
【数１０】

ただし、ｓ(t)は所定の変調に対応する。
【００６７】
２つの関数E0(t)およびE1(t)にそれぞれ対応する、２つの関数F0(t)とF1(t)が存在し、そしてこれらの関数は式
F0(t)*E0(t) = γ0(t)
F1(t)*E(t) = γ1(t)
により定義される。
ただし、この数式でγ0(t)およびγ1(t)は、f0およびf1をそれぞれ中心とする周波数帯において一定の(振幅と位相の)スペクトルを有する時間関数を表し、これらの周波数帯は、当該の無線電話の接続において用いられる周波数f0およびf1の近傍の変調の幅にそれぞれ対応する幅を有する。
【００６８】
近似h'_i(t)_emおよびh'_i(t)_reを決定するには、無線電話機５が信号E0(t)を送信している間、アンテナiにより受信された信号R_i(t)とF0(t)とのたたみ込みの積をそれぞれ実行し、そして無線電話機５が信号E１(t)を送信しているときは、アンテナiによって受信された信号R_i(t)とF1(t)とのたたみ込みの積を算出する。そのために、図４に示されているように、各信号処理組立体４において、図２に示されている回路１２、１３、１４、１５は、近似h'_i(t)_emおよびh'_i(t)reをそれぞれ直接にコンピュータ１６に送信するために、信号R_i(t)とF0(t)およびF1(t)のそれぞれとのたたみ込みの積を実行するようにそれぞれ設計されている２つの回路２０、２１に置き換えられている。
【００６９】
コンピュータ１６はこのとき、時間反転した関数h'_i(-t)_reおよびh'_i(-t)_emを決定し、そして前掲の説明のように、このコンピュータ１６はその記憶装置１７にそれらを貯蔵する。
【００７０】
もちろん、上に説明されたばかりの第３の実施態様もまた、図３に関して上述されたように、所与の地理学的なゾーンに対し一度だけ近似h'_i(t)およびh'_i(t)を決定したいときには、種々の近似h'_ik(t)_emおよびh'_ik(t)_reを決定するために使用することができる。
【００７１】
第４の実施態様において、無線電話機５または基地局１から送信される変調された信号が周波数f0およびf1に非常に近い周波数を有しているとき、すなわち、これらの両搬送周波数の近傍の周波数Δfの変化がそれぞれ小さく、例えばf0／100とf1／100であるとき、基地局１の各アンテナiと無線電話機５との間で交換される信号はほぼ単色であるという近似をすることができる。
【００７２】
この場合、アンテナiから送信されることになる信号S_i(t)はS_i(t)＝Bexp(j2πf0t) (複素表示で)の形で表される。
補正信号S'_i(t)はこのとき次のように表される。
【００７３】
【数１１】

ただし、この数式でH_i(-f0)は、周波数(-f0)に対するアンテナiおよび無線電話機５に対応する伝達関数であり、これは、周知であるように、周波数(+f0)に対応する伝達関数の共役複素数である。すなわち、もしH_i(f0)＝A_iexp(jΦ_i) ならば、H_i(-f0)＝A_iexp(-jΦ_i) である。
【００７４】
したがって、補正信号S'_i(t)の計算は、複素数-H_i(-f0)を信号S_i(t)に乗じることによってなされる。すなわち、S'_i(t) = S_i(t).[-H_i(-f0)]。
【００７５】
同様に、信号S_i(t)が無線電話機５から受信された信号であるとき、補正信号S'_i(t)は、複素数-H_i(-f1)を信号S_i(t)に乗算することによって行われる。すなわち、S'_i(t) = S_i(t).[-H_i(-f1)]。
【００７６】
この第４の実施態様において、各信号処理組立体４は図２に示されているものと同様であることができる。
【００７７】
複素数Hi (f0)およびHi (f1)の振幅と位相は、考慮の対象にしている無線電話機５からの各周波数f0およびf1の単色無線信号を一定の時間間隔をおいて送信させることによって決定され、この場合、各アンテナiは、信号R_i(t) = H_i(f0).E₀exp(j2πf0t)、R_i(t) = H_i(f1).E₀exp(j2πf1t)を受信する。
【００７８】
基地局１と無線電話機５とは共通の時間ベースで動作しているので、上記基地局１は、回路１２および１３によって、上記受信信号から複素数H_i(f0)およびH_i(f1)の各々の係数と偏角とを決定することができる。
【００７９】
このようにして測定された数値は、コンピュータ１６に送信され、このコンピュータは数値-H_i(f0)および-H_i(f1)の値を決定し、そして記憶装置１７に蓄積する。
【００８０】
前にすでに説明されたように、基地局１が考慮対象の無線電話機５と後で通話するとき、コンピュータ１６は回路８に-H_i(-f1)の係数と偏角を伝達し、そして回路１１に-H_i(-f0)の係数と偏角を伝達する。これらの回路は、アンテナiによって受信された信号に-H_i(-f1)を乗算し、そしてアンテナiによって送信されることになる信号に-H_i(-f0)を乗算するようにそれぞれ設計されている。
【００８１】
電気信号S_i(t)に適用される補正が、無線電話機５が当該地理的ゾーンに入った時以後、一度だけの予め定められた補正である場合には、説明されたばかりの第４の実施形態ももちろん同様に利用することができる。このとき、信号S_i(t)の補正は同様に、送信信号または受信信号に対して複素数-H_i(-f0)および-H_i(-f1)を乗算することであって、複素数H_i(f0)およびH_i(f1)は次式によって定義される。すなわち
【００８２】
【数１２】

ただし、ここでH_ikは、アンテナiと当該ゾーンの点kとの間の伝達関数であり、数値H_ik(f0)およびH_ik(f1)は上述の説明のように決定され、そして項a_k は第２の実施態様においてすでに説明されたものと同様な釣合い係数である。
【００８３】
第５の実施態様では、各アンテナiから送信されることになる信号S_i(t)が変調された信号であるとき、特に送信搬送周波数f0の近傍の比較的に狭い周波数帯において、これらの信号S_i(t)は簡略化された方法で処理することができる。
【００８４】
さて、上記の信号S_i(t)をS_i(t)＝Bexp(j2πf0t)．exp(js(t)) と置く。ただし、s(t)は変調信号である。そのとき、アンテナiから送信されるはずの補正信号S'_i(t)は次式で表すことができる。すなわち、
【００８５】
【数１３】

ただし、P(t)は周波数f0の搬送波であり、H_i(-f0)は周波数f0に対する伝達関数H_iの共役複素数であり(したがって、H_i(f0)=A_iexp(jΦ_i) ならば、H_i(-f0)=A_iexp(-jΦ_i)である)、そしてC_i(t)は、この関数がデジタル方法で計算することができるように、時間tの比較的ゆるやかな関数である補正項である。
【００８６】
この実施態様では、各信号処理組立体４は、例えば図５に示されているような回路であることができる。
【００８７】
この信号処理組立体４は、アンテナ２により受信された信号の振幅と位相を測定することを可能にする回路１２、１３、１４、１５を含むばかりでなく、直接に近似h'_i(t)_emおよびh'_i(t)_reを決定することを可能にする、図４にすでに示されている回路２０、２１を含んでいる点で、図２に示されている組立体と区別される。
【００８８】
この実施態様では、基地局１と連絡している各無線電話機５は、先ず周波数f0の単色信号のみを時々送信し、それによって、第４の実施態様に説明されているように、コンピュータ１６は-H_i(-f0)の振幅と位相を決定することができ、次に無線電話機５は周波数f0の近傍で変調された信号と、周波数f1の近傍で変調された信号とを順次に送信し、それによって、コンピュータ１６は近似h'_i(t)_emおよびh'_i(t)_re、したがってh'_i(-t)_emおよびh'_i(-t)_reを知ることができる。
【００８９】
基地局１と通信をする各無線電話機５に対する様々なデータ-H_i(-f0)、h'_i(-t)_emそしてh'_i(-t)_reはこのとき記憶装置１７に蓄積される。
【００９０】
特定の無線電話機５がある所与の瞬間に基地局１と通信をするとき、コンピュータ１６は信号処理装置８へ近似h'_i(-t)_reに対応するデータを送り、そして信号処理装置１１へ-H_i(-f0)およびh'_i(-t)_emに対応するデータを送る。
【００９１】
信号処理装置８は、図２および４に関連して前に記述したように機能するが、信号処理装置１１は簡略化された装置であって、これには、次の回路が設けられている。
【００９２】
出力２２aに送られる積P(t)・〔-Hi (-f0)〕を決定するために、-H_i(-f0)に対応するデータをコンピュータ１６から受信し、そして中央システム３から周波数f0の搬送波Ｐ(t)を入力する第１のアナログ回路２２と、
-H_i(-f0)および近似h'_i(-t)_emに対応するデータをコンピュータ１６から受信し、そして、中央システム３から考慮対象の無線電話機５へ転送しなければならない情報を保持する変調信号を受信する第２のデジタル回路２３であって、この第２の回路２３は上記の補正関数C_i(t)を計算するように設計されており、そしてこれを出力２３aに送る第２のデジタル回路２３と、そして
第１、第２の回路２２、２３の出力信号の積、すなわち補正信号S'_i(t)に対応する積を決定するために２つの回路２２、２３の出力に連結されている第３の回路２４である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一般的原理を表す概略図である。
【図２】図１の詳細図である。
【図３】本発明の第２の実施態様を表す概略図である。
【図４】本発明のまた別の実施態様に関する図２と同様の図面である。
【図５】本発明の更にまた別の実施態様に関する図２と同様の図面である。
【符号の説明】
１無線電話通信の固定基地局
２アンテナ
３中央システム
４信号処理組立体
５移動機
６受信経路
７増幅器
８信号処理装置
９送信経路
１０増幅器
１１信号処理装置
１４Ａ-Ｄコンバータ
１５Ａ-Ｄコンバータ
１６コンピュータ
１７記憶装置
１８ゾーン
１９ゾーン
２２a 出力
２３a 出力

Claims

ネットワークに配置されている、同期された複数のアンテナ(２)を備え、送信と受信をする固定基地局(１)と、少なくとも１つの送信と受信をする移動機(５)との間の無線通信を最適化するための方法であって、該方法は、各アンテナiに対して、該アンテナによって考慮対象の移動機から受信された受信信号である電気信号S_i(t)、または、前記アンテナから前記移動機へ送信されることになる送信信号である電気信号S_i(t)を該固定基地内で処理する信号処理を含み、前記信号処理は、記号*をたたみ込み積とし、tを時間とするとき、補正された電気信号S'_i(t)=h'_i(-t)*S_i(t)を決定することにより実行され、
前記h'_i(-t)は前記アンテナiと前記移動機との間のインパルス応答h_i(t)の時間反転の近似関数であって、該インパルス応答は、無線信号Ｅ(t)が前記アンテナと前記移動機との２つの要素のうちの一方から送信されると、前記２つの要素の他方は信号R(t)＝h_i(t)*E(t)を受信するように定義された関数であり、
前記補正された信号S'_i(t)は、次に、もし前記信号S_i(t)が送信信号であるならば当該アンテナから移動機へ送信され、もし前記信号S_i(t)が受信信号であるならば、前記固定基地局の他のアンテナによって受信された他の信号と組合せられる、
無線通信を最適化するための方法。
前記アンテナi(2)の各々に対して前記インパルス応答h_i(t)の近似関数h'_i(t)を決定する処理ステップa)と、
逆インパルス応答h_i(-t)の前記近似関数h'_i(-t)を決定して前記近似関数h'_i(t)を時間反転させる処理ステップb)と、そして
前記アンテナiの各々に対して、電気信号S_i(t)に対応する前記補正された電気信号S'_i(t)を決定するために前記電気信号S_i(t)を処理する処理ステップc)と
を有する、請求項１記載の方法。
前記処理ステップa)の間、各々のアンテナ(2)に固有な前記インパルス応答の前記近似関数h'_i(t)を、前記移動機から送信された予め定められている無線信号から定め、該処理ステップａ)を、各々の移動機に対して一定の時間間隔をおいて実行する、請求項２記載の方法。
前記処理ステップａ)およびｂ)は、所定の地理的ゾーン(１８、１９)に対して一度限り実行され、前記処理ステップa)は
考慮対象のゾーンの複数の点kの各々と基地局(1)のアンテナiとの間のインパルス応答h_ik(t)の一連の近似関数h'_ik(t)を決定するために、前記点kから次々に少なくとも１つの予め定められた無線信号を送信し、
次に、公式

によって近似関数h'_i(t)を計算する処理を含み、ここで、記号a_kは釣合い係数を表し、該近似関数h'_i(t)は、前記所定のゾーン内にある総ての移動機へ送信され、または総ての移動機から受信される信号を処理するために、前記処理ステップc)において次に使用される、請求項２記載の方法。
前記固定基地局(１)は前記ゾーン(18,19)の幾つかをカバーし、前記インパルス応答の一連の近似関数h'_i(t)は、前記ステップａ)およびｂ)において前記ゾーンの各々に対して１回限り決定され、
そして前記固定基地局(1)と各移動機(5)との間の各通信の少なくとも始めにおいて、異なるゾーンにそれぞれ対応する一連の近似関数h'_i(t)の各々をそれぞれ用いて、順々に処理ステップc)を実行し、その際、当該移動機から受信した信号S_i(t)から補正された信号S'_i(t)を各回ごとに決定し、次に指定されたゾーンに対応するどの近似関数h'_i(t)の組が補正された信号S'_i(t)の組合せを最適化するかを決定し、前記決定された近似関数h'_i(t)の組が、次に、当該移動機へ送信され、または移動機から受信する信号を補正するために使用される、請求項４記載の方法。
前記固定基地局（１）から正常に送信される無線信号は搬送周波数ｆ０を有する変調された信号であり、前記移動機（５）から正常に送信される無線信号は前記搬送周波数ｆ０とは異なる搬送周波数ｆ１を有する変調された信号であり、そして前記ステップａ）およびｂ）は、
前記アンテナｉより送信されることになる信号を前記処理ステップｃ）の間に処理するために有効である前記インパルス応答の近似関数ｈ'_i(ｔ)_emを定めるために、前記搬送周波数ｆ０に近い周波数を有する予め定められた第１の無線信号を前記移動機（５）によって、または各点ｋから送信させ、
前記アンテナｉから受信される信号を前記ステップｃ）の間に処理するために有効である前記インパルス応答の近似関数ｈ'_i(ｔ)_reを定めるために、前記搬送周波数ｆ１に近い周波数を有する予め定められた第２の無線信号を前記移動機（５）によって、または各点ｋから送信させる、
処理によって実行される、請求項３乃至５のいずれか１項に記載の方法。
前記固定基地局（１）から正常に送信される無線信号は、搬送周波数ｆ０を有する変調された信号であって、
周波数ｆ０の単色無線信号Ｅ(ｔ，ｆ０)を前記移動機（５）または各点ｋから送信させる補足ステップａ'１）と、
送信された信号Ｅ(ｔ，ｆ０)に対応するある単色電気信号Ｒ_i(ｔ，ｆ０)を前記各アンテナｉによって受信する補助ステップａ'２）と、
補助ステップａ'２）によって受信した信号から、式
Ｒ_i(ｔ，ｆ０)＝Ｈ_i(ｆ０)．Ｅ(ｔ，ｆ０)
によって定義される複素数値
Ｈ_i(ｆ０)＝Ａ_i ｅｘｐ(ｊΦ_i)
を定める補助ステップａ'３）とを含み、
Ｐ(ｔ)を周波数ｆ０の搬送信号とし、ｓ(ｔ)を変調信号とするとき、前記処理ステップｃ）は、その外に、送信信号
Ｓ_i(ｔ)＝Ｐ(ｔ)・ｅ^js(ｔ)
から前記補正された信号Ｓ'_i(ｔ)を決定するために、
Ｈ_i(−ｆ０)＝Ａ_i ｅｘｐ(−ｊΦ_i)
とするとき、アナログ方式で、積
Ｐ'(ｔ)＝Ｐ(ｔ)．[−Ｈ_i(−ｆ０)]
を決定する副次ステップｃ１）と、
デジタル方式によって、関数

を計算する副次ステップｃ２）と、
複素関数Ｐ'(ｔ)とＣ_i(ｔ)とを乗算して補正された信号Ｓ'_i(ｔ)を決定する副次ステップｃ３）と
を含む、請求項２乃至５のいずれか１項に記載の方法。
補正されるべき信号S_i(t)が所定の搬送周波数ｆを有する変調された信号であり、該信号は前記搬送周波数fの１％未満の大きさの周波数帯域で変調されており、
周波数fの単色無線信号E(t，f)が前記アンテナと前記移動機(5)との２つの要素の一方から送信されるとき、これら２つの要素の他方が信号R(t，f)＝H_i(f)・E(t，f)を受信するように、伝達関数H_i(f)が定義されるとき、前記周波数fに対する前記アンテナiと前記移動機との間の伝達関数の前記複素数値である
H_i(f)＝A_i exp(jΦ_i)
を決定する処理ステップd)と、
H_i(-f)＝A_i exp(-jΦ_i)とするとき、補正された信号S'_i(t)が複素関数の積
S'_i(t)=[-H_i(-f)].S_i(t)
によって近似されるように、該補正された信号S'_i(t)を決定する処理ステップe)を含んでいる、請求項１に記載の方法。
前記処理ステップd)の間に前記数値H_i(f)は、前記固定基地局(1)内において前記移動機(5)によって送信される周波数fの単色無線信号から定められ、該決定はそれぞれの移動機(5)毎に一定の時間間隔で実行される、請求項８に記載の方法。
前記処理ステップd)の間に、前記伝達関数H_i(f)は指定されたゾーン(18、19)に対して一度限り決定され、該決定は、当該ゾーンの複数の点kの各点と前記固定基地局(1)の各アンテナiとの間の伝達関数H_ikの一連の数値H_ik(f)を決定し、次に、記号a_kを釣合い係数とするとき、公式

によって、数値H_i(f)を計算するために、当該ゾーンの前記複数の点kから、順次に周波数fの単色無線信号を送信させることによって実行され、
該数値H_i(f)を、当該ゾーン内にある総ての移動機へ送信し、または当該ゾーン内にある総ての移動機から受信する信号を処理するために次に使用する、請求項８記載の方法。
前記固定基地局（１）は、幾つかの前記ゾーン（１８，１９）をカバーし、前記伝達関数の一連の数値Ｈ_i(ｆ)は前記ゾーンの各々に対して前記処理ステップｄ）で決定されており、そしてこの場合には、前記固定基地局（１）と移動機（５）の各々との間のそれぞれの通信の少なくとも始めにおいて、異なるゾーンにそれぞれ対応する一連の近似関数Ｈ_i(ｆ)の各々を用いて、逐次に前記処理ステップｅ）を実行し、該処理ステップｅ）の実行は、当該移動機から受信した信号Ｓ_i(ｔ)から補正された信号Ｓ'_i(ｔ)を各回ごとに決定し、次に指定されたゾーンに対応する数値Ｈ_i(ｆ)のどの組が補正された信号Ｓ'_i(ｔ)の組合せを最適化するかを決定することによって行われ、その一連の数値Ｈ_i(ｆ)は次に、当該移動機へ送信され、または該移動機から受信する信号を補正するために、処理ステップｅ）において使用される、請求項１０記載の方法。
前記固定基地局（１）から正常に送信される無線信号は搬送周波数ｆ０を有する変調された信号であって、移動機（５）から正常に送信される無線信号は前記搬送周波数ｆ０とは異なる搬送周波数ｆ１を有する変調された信号であり、そして前記処理ステップｄ）は、
前記アンテナｉから送信されることになる信号を前記ステップｅ）の間に処理するために有効である前記インパルス応答の数値Ｈ_i(ｆ０)を決定するために、搬送周波数ｆ０の単色無線信号を前記移動機（５）からまたは各点ｋから送信させ、
前記アンテナｉから受信される信号を前記ステップｅ）の間に処理するために有効である前記伝達関数の数値Ｈ_i(ｆ１)を定めるために、周波数ｆ１の単色無線信号を前記移動機（５）または各点ｋから送信させることによって実行される、請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の方法。