HIGH GAIN ANTENNA SYSTEMS FOR CELLULAR USEIn a cellular type communication system a sector antenna (12) provides coverage of a sector with a relatively low receive gain. A multi-beam antenna (20) covers the same sector with a plurality of narrower beams (21', 22', 23' and 24') providing higher gain. A multi-beam antenna system (10) provides higher gain operation by selecting the one of the narrower beams (21', 22', 23' or 24') currently providing best reception of a signal transmitted by a user and coupling that selected beam to a system receiver (18). Beam selection is accomplished by sequentially coupling each narrow beam to a microprocessor based control unit (40) and storing samples of user signals as received in each narrow beam on a continuing repetitive basis. The stored samples are then analyzed in order to select the beam currently providing best reception. If, based on analysis of subsequent samples, a different one of beams (21', 22', 23' or 24') provides best reception (because of user movement or changing transmission conditions) that different beam is coupled to the system receiver (18). Spaced diversity reception is achieved by providing a second multi-beam antenna (20a) and enabling the system receiver (18) to choose either of two, or both, inputs. Fail/safe operation is provided by coupling the sector antenna (12) to the system receiver (18) in the absence of coupling of a superior narrow beam signal. Systems using multiple sector antennas (12 and 12a), transmitters (16 and 16a) and receiver systems (18 and 18a) are described, as are arrangements enabling narrow beam signal transmission. Methods of operation of such a multi-beam receiving arrangement, including methods for beam selection during initial random access user contacts, are also described.A multi-beam antenna system, suitable for use in a communication system including a sector antenna having a beamwidth providing sector coverage, a transmitter, and a receiver system for receiving user signals from a user located in said sector, comprising: multi-beam first antenna means for providing a plurality of first antenna beams which are narrower than said sector and collectively cover at least a portion of said sector; a plurality of beam ports, each arranged for coupling first antenna beam signals received in one of said first antenna beams; multicoupler means, coupled to each of said beam ports, for making first antenna beam signals received in each said first antenna beam available at a plurality of parallel ports; a plurality of switching means, each coupled to each of said beam ports via said parallel ports and having a switch output port and each responsive to selection signals, for selectively providing any one of said first antenna beam signals at a first switch output port coupled to said receiver system and any one of said first antenna beam signals at a second switch output port; and controller means, coupled to said second switch output port of said switching means, (a) for providing selection signals to said switching means to cause first antenna beam signals received in different ones of said first antenna beams to be sequentially provided at said second switch output port, (b) for analyzing said sequentially provided beam signals and selecting, on a predetermined basis, first antenna beam signals received in one of said first antenna beams, and (c) for providing selection signals to said switching means to cause said selected first antenna beam signals to be coupled to said receiver system via said first switch output port to enable reception of said user signals. 2. A multi-beam antenna system as in claim 1, wherein said predetermined basis comprises one of the following, the best signal to spurious signal ratio and the highest signal amplitude, for signals received from an identified user of said communication signal.
휴대용 고 이득 안테나 시스템(High gain antenna systems for cellular use)휴대형 통신 시스템에서 섹터(sector) 안테나(12)는 비교적 낮은 수신 이득이 있는 섹터의 유효 범위를 제공한다. 다중 빔(beam) 안테나(20)는 비교적 고 이득을 제공하는 다수의 비교적 협대역 빔(21′, 22′, 23′, 그리고 24′)으로 동일한 섹터를 카바한다. 다중 빔 안테나 시스템(10)은 현재 사용자에 의해 송신된 신호의 최고의 수신을 제공하고 상기 선택된 빔을 시스템 수신기(18)에 경합시키는 비교적 협대역 빔의 하나를 선택함으로서 비교적 높은 이득 동작을 제공한다. 연속적으로 각 협대역 빔을 마이크로 프로세서에 기초한 제어장치(40)에 결합함으로서 그리고 계속 반복적으로 각 협대역 빔에서 수신된 비와 같이 사용자 신호의 표본을 기억함으로서 빔 선택은 달성된다. 그후 기억된 표본은 현재 최소의 수신을 제공하는 빔을 선택하기 위해 분석된다. 만일 계속적인 표본의 분석에 의거하는 빔(21′, 22′, 23′, 그리고 24′)의 특별한 하나의 빔이 최고의 수신을 제공하면(사용자의 움직임 또는 변하는 송신 조건 때문에) 상기 특별한 빔은 시스템 수신기(18)에 결합된다. 공간 다이버시티 수신은 제2다중 빔 안테나(20a)을 제공함으로서 그리고 시스템 수신기(18)의 입력의 하나 또는 둘 모두를 선택하게 함으로서 달성된다. 페일 세이프(fail/safe) 동작은, 보다 상위의 협대역 빔 신호의 결합이 없는 경우에, 섹터 안테나(12)를 시스템 수신기(18)에 결합 시킴으로서 제공이 된다. 협대역 빔 신호 송신을 가능하게 하는 장치로서 다수의 섹터 안테나(12, 12a), 송신기(16, 16a) 그리고 수신기 시스템(18, 18a)을 사용하는 시스템이 기술되어 있다. 초기의 임의 접근 사용자 접촉중에 빔 선택에 대한 방법을 포함하는 상기 다중 빔 수신장치에 관한 작동방법이 또한 기술되어 있다.섹터 유효범위를 제공하는 빔 폭을 갖는 섹터 안테나, 송신기, 그리고 상기 섹터에 위치한 사용자로부터 사용자 신호를 수신하기 위한 수신기 시스템을 포함하는 통신 시스템의 사용에 적합한 다중­빔 안테나 시스템에 있어서, 상기 섹터 보다 협소하고 최소한 상기 섹터의 일부분을 공동으로 커버하는 다수의 제1안테나 빔을 제공하기 위한 다중 빔 제1안테나 수단을 포함하고, 상기 제1안테나 빔의 하나에서 수신된 제1안테나 빔 신호를 결합하기 위해 각각 배열된 다수의 빔 포트를 포함하고, 다수의 병렬 포트에서 허용가능한 상기 각각의 제1안테나 빔에서 수신된 제1안테나 빔 신호를 만들기 위해 상기 빔 포트의 각각의 결합된 멀티커플러 수단을 포함하고, 상기 수신된 시스템에 결합된 제1스위치 출력 포트에서 상기 제1안테나 빔 신호의 어느 하나 및 제2스위치 출력 포트에서 상기 제1안테나 빔 신호의 어느 하나를 선택적으로 제공하기 위해, 상기 병렬 포트를 경유하여 상기 빔 포트의 각각에 각각 결합되고 스위치 출력 포트를 갖고 선택신호에 감응하는 다수의 스위칭 수단을 포함하고, 상기 제1안테나 빔의 각각의 하나에서 수신된 제1안테나 빔이 연속적으로 상기 제2스위치 출력 포트에서 제공되게 하는 상기 스위칭 수단에 선택 수단을 제공하기 위해(a), 상기의 연속적으로 제공된 빔 신호를 분석하고 연결된 기준으로 상기 제1안테나 빔의 하나에서 수신된 제1안테나 빔 신호를 선택하기 위해(b), 그리고 상기 선택된 제1안테나 빔 신호가 상기 제1스위치 출력 포트를 경유하여 상기 수신기 시스템에 결합되게 하여 상기 사용자 신호의 수신을 가능케 하는 상기 스위칭 수단에 선택 신호를 제공하기 위해(c), 상기 스위칭 수단의 상기 제2스위치 출력 포트에 결합된 제어기 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 다중 빔 안테나 시스템.