JP2002528949A - ワイヤレス通信システムにおいて直交送信ダイバーシチおよび適応型アレイ手法を組み合わせる方法およびシステム - Google Patents

ワイヤレス通信システムにおいて直交送信ダイバーシチおよび適応型アレイ手法を組み合わせる方法およびシステム

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Abstract

(57)【要約】 アンテナ・アレイ内の複数の要素からシリアル・トラヒック・チャネル（５８）を送信するためにアンテナ要素信号（１１２，１１４）を生成する方法において、シリアル・トラヒック・チャネル内のデータは２つまたはそれ以上の並列トラヒック・チャネル（６４，６６）内のデータに変換される。その後、２つまたはそれ以上の並列トラヒック・チャネル内のデータは、異なる拡散符号（６８，７０）で拡散され、拡散トラヒック信号（７２，７４）を生成する。拡散トラヒック信号は合成され、合成信号（８０）を生成し、これらの合成信号それぞれは適応型アレイ加重（９０，９２）に従って修正され、要素信号（９４，９６）を生成する。次に、パイロット信号は要素信号のうちの少なくとも一つに加算され（９８）、２つまたはそれ以上のアンテナ要素信号（９４，９６）を生成する。

Description

【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野） 本発明は、一般に、ワイヤレス通信システムに関し、さらに詳しくは、適応型
アンテナ・アレイ(adaptive antenna arrays)を利用するワイヤレス通信システ
ムに関する。
【０００１】 （従来の技術） 近年、ワイヤレス通信システム所有者およびオペレータは、ワイヤレス通信シ
ステムの容量を増加するように通信システム設計者に要求している。この容量、
すなわちユーザ・データを伝播する能力こそが、オペレータがシステム・ユーザ
に売るものである。従って、容量の増加は通信システム・オペレータにとって収
益性の増加を意味する。
【０００２】 容量を改善する一つの方法は、ワイヤレス・エア・インタフェース上で情報の
ビットを送信するのに必要なエネルギの量を低減することである。ビット当たり
のエネルギを低減するいくつかの方法が提唱されている。これらの提唱のうち２
つは、適応型アンテナ・アレイ(adaptive antenna arrays)を利用してユーザ・
データを送信すること、および「直交送信ダイバーシチ(orthogonal transmit d
iversity)」として知られる送信方法を利用してデータを送信することである。
【０００３】 適応型アンテナ・アレイでユーザ・データを送信することは、加入者ユニット
に配信されるパワーを最大にするアンテナ・パターンを形成するために、チャネ
ル特性を測定して、アンテナ・アレイ内の各要素に適用される信号の利得および
位相を修正することによって実施される方法である。適応型アレイ技術の欠点の
一つは、チャネル特性の連続的な測定およびフィードバックを必要とし、また各
アンテナ要素について信号を修正するために用いられる適応型アレイ加重(adapt
ive array weights)の以降の再計算を必要とすることである。加重を測定・計算
するために要する時間は、変化するチャネルを補償するためにアンテナ・パター
ンを修正する際の速度を制限する。従って、加入者がより高速で移動すると、チ
ャネルは適応型アンテナ・アレイにおける補償レートよりも高いレートで変化す
る。そのため、適応型アレイ方法におけるフィードバック・ループは、基地局ア
ンテナと高速加入者ユニットとの間の高速に変化するチャネルについていけない
。
【０００４】 直交送信ダイバーシチは、マルチプレクサを利用して、最初にシリアル・トラ
ヒック・チャネルを２つまたはそれ以上の並列トラヒック・チャネルに変換する
ことによって実施される。トラヒック・チャネルが２つの並列なトラヒック・チ
ャネルに変換されると、この２つの並列なトラヒック・チャネルは、マルチプレ
クサに入力されたシリアル・トラヒック・チャネルのレートの半分で動作する。
【０００５】 データが多重化されると、各並列トラヒック・チャネルは異なる拡散符号(spr
eading code)で拡散され、２つまたはそれ以上の拡散トラヒック信号(spread tr
affic signals)になる。次に、これら２つの拡散トラヒック信号は互いに加算さ
れ、一つのアンテナから送信されるか、あるいは２つまたはそれ以上の個別のア
ンテナから個別に送信される。
【０００６】 適応型アンテナ送信において必要なフィードバックがうまくいかなくなり始め
ると、適応型アンテナ送信から直交送信ダイバーシチに切り換える通信システム
を提唱する設計者もいる。このモード切り換え方法の第１の問題点は、適応型ア
レイ・モードが一つの逆拡散符号(dispreading code)で復調し、直交ダイバーシ
チ・モードが複数の逆拡散符号で復調するという、２つのモードで受信機が動作
できなければならないことである。２つのモードで動作することは、受信機にお
ける余分な複雑さを必要とする。
【０００７】 単一の受信機構造を利用することが望ましいので、直交送信ダイバーシチ機能
を有する無線システムは、送信ダイバーシチがアクティブでなくても、常に複数
の符号で送信することが提唱されている。適応型アレイを利用する現在既知の送
信機では、一つの符号が送信データを拡散することを想定しており、これは直交
送信ダイバーシチ方法とは整合性のないモードである。
【０００８】 モード切り換え方法の別の問題点は、移動体にどのモードを利用するのかを通
知するメッセージを基地局が送信する必要があることである。このようなメッセ
ージングはモードを切り換えるのが遅く、実施するのに余分な移動局回路または
プログラミングを必要とする。
【０００９】 従って、直交送信ダイバーシチおよび適応型アンテナ・アレイ送信の両方に基
づく方法を利用して、トラヒック・チャネルを送受信する改善された方法および
システムが必要なことは明らかであろう。
【００１０】 （好適な実施例の説明） 図１を参照して、本発明の方法およびシステムの一実施例を実施するために利
用できる、ワイヤレス通信システム５０を示す。ワイヤレス通信システム５０は
、通信チャネル５４を介して信号を加入者ユニット５６に送信する基地送信機５
２を含む。なお、図１は、通信システムのダウンリンクのみを示すが、二重動作
(duplex operation)用のアップリンクを含んでもよい。また、適応型アレイ・モ
ードにてダウンリンクを動作するために、データおよびコマンド用のフィードバ
ック・ループを設ける場合にも、アップリンクは必要になる。
【００１１】 基地送信機５２は、一般にユーザ・データのシリアル・データ・ストリーム源
であるトラヒック・チャネル５８を含む。このようなデータは、音声信号や、ソ
フトウェア，文書，画像，ファクシミリ・データなど他のユーザ・データを表し
てもよい。
【００１２】 図示のように、トラヒック・チャネル５８は拡散プロセッサ(spreading proce
ssor)６０に結合される。拡散プロセッサ６０はマルチプレクサ６２を含み、こ
のマルチプレクサ６２は、マルチプレクサ６２によって生成されるトラヒック・
チャネルの数に反比例するデータ・レートにて動作する２つまたはそれ以上の並
列トラヒック・チャネルにトラヒック・チャネル５８を変換するために用いられ
る。例えば、図１に示すように、マルチプレクサ６２は、トラヒック・チャネル
５８を２つの並列トラヒック・チャネル６４，６６に変換し、各並列トラヒック
・チャネル６４，６６は、マルチプレクサ６２の入力であるトラヒック・チャネ
ル５８のデータ・レートの半分で動作する。
【００１３】 マルチプレクサ６２によって出力された並列トラヒック・チャネル６４，６６
は拡散器(spreader)６８，７０に結合され、これら拡散器６８，７０は、図示の
ように、拡散符号Ｗ0，Ｗ1を利用して並列トラヒック・チャネルを拡散する。拡
散プロセッサ６０の出力は、拡散トラヒック信号７２，７４である。
【００１４】 拡散トラヒック信号７２，７４は適応型アレイ・プロセッサ７６に結合され、
ここで図示の実施例では、加算器７８によって互いに加算され、合成信号(combi
ned signal)８０になる。
【００１５】 合成信号８０は、補助パイロット(auxiliary pilot)８４を合成信号８０に加
算するために、加算器８２の入力に結合される。補助パイロット８４は、加入者
ユニットが受信信号を復調する際に基準として利用できるように追加される。
【００１６】 加算器８２の出力は分割され、フィルタ８６，８８に結合され、これらフィル
タ８６，８８は、適応型アレイ加重(adaptive array weights)９０，９２に従っ
て信号を濾波し、要素信号９４，９６を生成する。フィルタ８６，８８はゼロ遅
延・単一タップ・デジタル・フィルタ(zero-delay, single-tap digital filter
)で実装してもよく、これは複素乗算器(complex multiplier)と同等である。
【００１７】 要素信号９４，９６はパイロット・プロセッサ９８に結合され、このパイロッ
ト・プロセッサ９８は一つまたはそれ以上のパイロット信号を要素信号９４，９
６に加算する。図示のように、加算器１００，１０２は、要素パイロット信号１
０４，１０６を要素信号９４，９６にそれぞれ加算する。要素パイロット信号１
０４，１０６は、通信チャネル５４のチャネル特性を推定あるいは測定するため
に、加入者ユニット５６によって用いられる。このようなチャネル特性は、チャ
ネル・インパルス応答ｈ0１０８，ｈ1１１０として示されている。
【００１８】 加算器１００，１０２の出力は、アンテナ要素信号１１２，１１４である。こ
れらの信号は変調・増幅され、アンテナ・アレイのアンテナ要素１１６，１１８
に結合される。
【００１９】 ここで加入者ユニット５６を参照して、加入者アンテナ１２０はアンテナ要素
１１６，１１８から信号を受信する。図１には図示していないが、加入者アンテ
ナ１２０によって受信された信号はダウンコンバートされ、モード検出器１２２
および逆拡散器(despreaders)１２４，１２６に結合される。逆拡散器１２４，
１２６は、信号を拡散符号Ｗ0，Ｗ1で乗算することによって受信信号を逆拡散し
、ここで図示のように、両方の乗算器の次に、積分演算が行われる。逆拡散器１
２４，１２６から出力された逆拡散信号１２８，１３０は、乗算器１３２，１３
４に結合される。乗算器１３２，１３４は、逆拡散信号１２８，１３０をレーキ
加重(RAKE weight)ｇ0，ｇ1でそれぞれ乗算する。
【００２０】 レーキ加重ｇ0，ｇ1は、レーキ加重計算機(RAKE weight computer)１３６，１
３８によって計算される。レーキ加重計算は、チャネル・インパルス応答の複素
共役(complex conjugate)を計算することによって実施される。適応型アレイ・
モードがイネーブルされると、モード検出器１２２はレーキ加重計算機１３６，
１３８用の補助パイロットを選択するために信号をパイロット・セレクタ１４０
，１４２に送る。次に、レーキ加重計算機はこの補助パイロットを利用して、各
要素１１６，１１８と加入者のアンテナ１２０との間の合成チャネルの複素共役
を計算する。この合成チャネル応答(composite channel response)は、参照番号
１０８，１１０に示すように、インパルス応答ｈ0，ｈ1を含む。
【００２１】 基地送信機５２において適応アレイ・モードがイネーブルされない場合、レー
キ加重計算機１３６，１３８は、ｈ0，ｈ1によって示されるように、要素１１６
，１１８からの個別のチャネルの複素共役インパルス応答を計算するために、パ
イロット・セレクタ１４０，１４２によって選択されたパイロットＰ0，Ｐ1を利
用する。
【００２２】 異なる動作モードに対して異なるパイロットを選択する理由は、アンテナ１１
６，１１８の両方からの信号には補助パイロットが存在し、一方、要素パイロッ
トＰ0，Ｐ1はアンテナ要素１１６，１１８の一方にのみ存在するためである。
【００２３】 基地送信機５２が適応型アレイ・モードをイネーブルしたことをモード検出器
１２２が検出すると、モード検出器１２２は、レーキ加重計算機１３６，１３８
の基準として補助パイロットをパイロット・セレクタ１４０，１４２に選択させ
る。適応型アレイ・モードがイネーブルされないことをモード検出器１２２が検
出すると、モード検出器信号１４４は、レーキ加重計算機１３６，１３８に与え
られる基準として要素パイロットＰ0，Ｐ1をパイロット・セレクタ１４０，１４
２に選択させる。
【００２４】 乗算器１３２，１３４からの出力は、デマルチプレクサ１４６に結合される。
図１に示すように、デマルチプレクサ１４６は２つの入力を受信し、一つの出力
を生成する。
【００２５】 基地送信機５２において適応型アレイ・モードをサポートするために、加入者
ユニット５６はチャネル測定およびフィードバック・プロセッサ(channel measu
rement and feedback processor)１４９を含む。チャネル測定およびフィードバ
ック・プロセッサ１４９は、基地送信機５２と加入者ユニット５６との間の合成
チャネル(composite channel)として表すことができる、チャネル１０８，１１
０の特性を測定し、ついで基地受信機に返送するためにメッセージを適宜フォー
マットする。このようなメッセージに含まれる情報は、Ｖ0，Ｖ1の値を計算する
ことを含む、フィルタ８６，８８において実行される動作を決定するために用い
られる。
【００２６】 デマルチプレクサ１４６の出力はデコーダ１４８に結合され、このデコーダ１
４８はトラヒック・チャネル５８から元来送信されたデータを復号する。
【００２７】 ここで図２を参照して、本発明に従ってアンテナ・アレイにおける複数の要素
からトラヒック・チャネルを送信するために、アンテナ要素信号を生成するプロ
セスを図示するハイ・レベル・フローチャートを示す。図示のように、プロセス
はブロック２００から開始し、次にブロック２０２に進み、ここでプロセスはシ
リアル・トラヒック・チャネル・データを多重並列トラヒック・チャネル・デー
タに変換する。このプロセスは、図１に示すマルチプレクサ６２などのマルチプ
レクサを利用して実施できる。なお、並列トラヒック・チャネル・データのデー
タ・レートは、シリアル・トラヒック・チャネル・データのデータ・レートを多
重並列トラヒック・チャネルの数で除した値であることに留意されたい。従って
、多重並列トラヒック・チャネル・データは、シリアル・トラヒック・チャネル
・データのレートのせいぜい半分である。
【００２８】 次に、プロセスは、ブロック２０４に示すように、各並列トラヒック・チャネ
ル・データを拡散符号で拡散する。この拡散動作は、図１に示すように、拡散器
６８，７０によって実施できる。好適な実施例では、拡散器は固有の拡散符号、
すなわち互いに個別の拡散符号を利用する。さらに、これらの拡散符号は、受信
機において拡散データを復元することを可能にする直交シーケンスである。
【００２９】 次に、プロセスは、ブロック２０６に示すように、適応型アレイ・モードがイ
ネーブルされているかどうかを判定する。好ましくは、適応型アレイ・モードは
、確実なフィードバックが加入者ユニットから得られる場合、またアンテナ適応
レートが、チャネルが変化する際のレートに適応するのに十分高速である場合に
、イネーブルされる。
【００３０】 適応型アレイ・モードがイネーブルされると、図示の実施例のプロセスは、ブ
ロック２０８に示すように、補助パイロットともいうユーザ・パイロットと、各
並列トラヒック・チャネル・データとを合成して、合成信号を生成する。本発明
の最も単純な実施例の一つでは、合成信号は加算器の出力信号を分割することに
よって生成され、ここで加算器は全ての並列トラヒック・チャネル・データと、
補助パイロットとを加算する。このような加算器の例は、図１における加算器７
８，８２である。本発明の他のさらに複雑な実施例では、この合成は、図５，図
６および図７について図説するように、並列トラヒック・チャネル・データを適
切に加重して、加重データを加算することによって実施できる。このような加重
および加算ステップは、行列乗法(matrix multiplication)で実施できる。（図
７および関連説明を参照。） 図２に示すプロセスはブロック２０８においてユーザまたは補助パイロット信
号を合成するが、本発明の実施例の中には、このような補助パイロット信号を必
要としないものもある。補助パイロット信号を合成しない通信システムの実施例
は、信号復調のための基準を与えるために、加入者ユニットにおける受信機にて
パイロット信号を合成できる。加入者ユニットにおけるパイロット信号合成を説
明する詳しい情報については、本明細書に参考として含まれる、１９９８年６月
３０日に出願された米国特許出願第０９／１０７，１０６号 "Method and Syste
m for Transmitting and Demodulating a Communication Signal Using an Adap
tive Antenna Array in a Wireless Communication System"を参照されたい。
【００３１】 次に、図示の実施例において、プロセスは、ブロック２１０に示すように、適
応型アレイ加重に従って合成信号を濾波し、要素信号を生成する。この濾波する
ステップは、乗算器と同等であるワンタップ・ゼロ遅延フィルタ(one-tap, zero
-delay filter)でもよい、デジタル・フィルタで実施できる。フィルタによって
用いられる適応型アレイ加重は、基地におけるアンテナ・アレイの各要素から加
入者アンテナまでのチャネルのチャネル・インパルス応答の測定または推定から
導出される。これらのアレイ加重は、１９９８年６月３０日に出願された上記の
米国特許出願第０９／１０７，１０６号 "Method and System for Transmitting
and Demodulating a Communication Signal Using an Adaptive Antenna Array
in a Wireless Communication System"において説明するようにして計算される
。
【００３２】 合成信号が濾波された後、プロセスは、ブロック２１２に示すように、要素パ
イロット信号を各要素信号に加算して、アンテナ要素信号を生成する。各要素パ
イロット信号は、チャネルが加入者ユニットの観点から識別できるように、互い
の要素パイロット信号とは異なる。加入者ユニットはこれらの要素パイロット信
号を測定して、アンテナ要素と加入者ユニットのアンテナとの間のチャネルのチ
ャネル・インパルス応答を判定できる。
【００３３】 パイロット信号を追加した後、プロセスは、ブロック２１４に示すように、信
号を変調・増幅し、これらの信号をアンテナ・アレイ内の対応するアンテナ要素
に結合することによって、アンテナ要素信号を送信する。
【００３４】 ブロック２０６に戻って、適応型アンテナ・アレイ・モードがイネーブルされ
ていない場合、プロセスは、ブロック２１６に示すように、要素パイロットを各
拡散並列トラヒック・チャネルに加算して、アンテナ要素信号を生成する。その
後、プロセスは、ブロック２１４に示すように、アンテナ要素信号を送信する。
【００３５】 ブロック２１８にて終了するプロセスを示したが、このプロセスは、トラヒッ
ク・チャネル５８から基地送信機５２に入力されるビットの各グループ毎に好ま
しくは反復される。従って、プロセスは、基地送信機５２において実施される連
続的なプロセスとして理解すべきであり、ここでトラヒック・チャネル・データ
は、図１に示すように、適応型アレイ・プロセッサ７６において適応型アレイ加
重９０，９２を算出するために必要な測定および計算とともに、送信機内に連続
的に受信される。
【００３６】 ここで図３を参照して、本発明により、信号が送信されるところの、加入者ユ
ニットにおいて信号を復調するプロセスを図示するハイ・レベル・フローチャー
トを示す。図示のように、プロセスはブロック３００から開始し、次にブロック
３０２に進み、ここでプロセスは適応型アレイ・モードがイネーブルされている
かどうかを判定する。プロセスは、一部を以下で説明するいくつかの方法によっ
て、適応型アレイ・モードがイネーブルされているかどうかを判定できる。図１
に示すシステムでは、モード検出器１２２がこの判定を行う。
【００３７】 適応型アレイ・モードがイネーブルされる場合、プロセスは、ブロック３０４
に示すように、加入者ユニットの復調器において用いられる復調基準として補助
パイロットを選択する。補助パイロットは、係数のシーケンスを生成する既知の
方法によって生成でき、このようなシーケンスは、基地送信機５２からのメッセ
ージまたは他のシグナリングによって指定される。
【００３８】 適応型アレイ・モードがイネーブルされていない場合、プロセスは、ブロック
３０６に示すように、加入者ユニットにおいける復調基準として要素パイロット
を選択する。要素パイロットは、補助パイロットの生成と同様にして生成できる
。要素パイロットは、基地送信機５２からのメッセージまたは他の信号によって
指定される既知のシーケンスである。
【００３９】 ブロック３０２〜３０６において説明されるステップは、パイロット・セレク
タ１４０，１４２に結合されたモード検出器１２２によって図１に示すように実
行してもよい。
【００４０】 復調基準が選択されると、プロセスは、ブロック３０８に示すように、選択さ
れた復調基準を利用してレーキ加重を算出する。一般に、レーキ加重は、最大の
大きさを有するチャネル・インパルス応答の係数の複素共役である。
【００４１】 図３において、ブロック３０２〜３０８は、ブロック３１０〜３１６に示す信
号を復号するステップと並列に実行できる、レーキ加重を算出するプロセスを示
す。
【００４２】 ここで復号ステップについて、プロセスは、ブロック３１０に示すように、２
つまたはそれ以上の逆拡散符号を利用して受信信号を逆拡散することによって開
始する。用いられる逆拡散符号の数は、図１において拡散プロセッサ６０におい
て用いられる拡散符号の数と同じである。また、図１には、この逆拡散ステップ
を実行するために用いられる逆拡散器１２４，１２６も示される。
【００４３】 逆拡散信号は、ブロック３１２に示すように、算出されたレーキ加重を利用し
て加重・合成される。レーキ加重は、ブロック３０８にて図説したように算出さ
れる。この加重・合成ステップは、受信信号が通過するところの通信チャネル５
４の影響を補償する。
【００４４】 次に、プロセスは、ブロック３１４に示すように、信号を逆多重化(demultipl
ex)する。この逆多重化ステップは、２つまたはそれ以上のデータ入力を受けて
、これらを一つのシリアル出力に合成する。図１において、このプロセスは、２
つの入力を受けて、これらを一つの出力に合成するデマルチプレクサ１４６によ
って実施される。このプロセスは、図２のブロック２０２に示すように基地送信
機５２において、また図１におけるマルチプレクサによって実施される、多重化
プロセスの逆とみなすことができる。
【００４５】 次に、逆多重化された信号は、ブロック３１６に示すように復号される。復号
プロセスは、軟判定ビタビデコーダ(soft decision Viterbi decoder)など、一
般に用いられる誤り訂正符号デコーダによって実施できる。
【００４６】 本発明に従って受信信号を復号するプロセスは、ブロック３１８において終了
する。ただし、図３に示すプロセスは、基地送信機５２からの信号を受信，逆拡
散，加重，逆多重化および復号する連続的なプロセスとして設計される。
【００４７】 ここで図４を参照して、図１における適応型アレイ・プロセッサ７６の代替実
施例を示す。図４に示す適応型アレイ・プロセッサ１５０は、図１の適応型アレ
イ・プロセッサ７６の代わりに利用できる。図示のように、拡散トラヒック信号
７２，７４は適応型アレイ・プロセッサ１５０に入力される。制御信号１５２は
、基地送信機５２において適応型アレイ・モードがイネーブルされているかどう
かを示す。適応型アレイ・モードがイネーブルされていない場合、スイッチ１５
４，１５６は上側になり、拡散トラヒック信号７２，７４を適応型アレイ・プロ
セッサ１５０の出力に送る。
【００４８】 送信機５２において適応型アレイ・モードがイネーブルされている場合、スイ
ッチ１５４，１５６は下側になり、拡散トラヒック信号７２，７４を加算器１５
８に結合し、この加算器１５８はこれらの信号を互いに加算する。加算器１５８
の出力は加算器１６０に結合され、ここで補助パイロットを加算器１５８からの
合成信号に加算できる。
【００４９】 次に、加算器１６０の出力は、図１におけるフィルタ８６，８８について説明
したのと同様にして、フィルタ１６２，１６４によって分割・濾波される。
【００５０】 最後に、フィルタ１６２，１６４の出力は、要素信号９４，９６として適応型
アレイ・プロセッサ１５０から出力される。従って、適応型アレイ・プロセッサ
１５０は、適応型アレイ処理が制御信号１５２によってイネーブルあるいはディ
セーブルされることを除いて、適応型アレイ・プロセッサ７６と同じように動作
する。適応型アレイ・プロセッサ１５０がディセーブルされると、基地送信機５
２は直交送信ダイバーシチ・モードで動作する。
【００５１】 ここで図５を参照して、適応型アレイ・プロセッサ７６のさらに別の代替実施
例を示す。図示のように、適応型アレイ・プロセッサ１６６は、加算器１６８，
１７０の入力として、拡散トラヒック信号７２，７４を受信する。加算器１６８
，１７０は補助パイロットＡＵＸ0およびＡＵＸ1を拡散トラヒック信号７２，７
４に加算する。拡散トラヒック信号７２，７４は図１および図４に示すように２
つの信号を単純に加算することによって合成されないので、パイロットＡＵＸ0
およびＡＵＸ1は異なり、適応型アレイ・プロセッサ１６６の本実施例において
、拡散トラヒック信号７２，７４は、一方の経路における信号の一部を他方の経
路における信号に加算することによって合成される。この部分は、図５における
係数αによって決定される。従って、乗算器１７２，１７４は加算器１６８によ
って出力された信号パワーを除算し、ここで信号パワーの一部分は適応型アレイ
・プロセッサ１６６を介した経路上を進んで要素信号９４になり、また加算器１
６８によって出力された信号パワーの別の部分は要素信号９６に向かう経路を進
む。言い換えると、適応型アレイ・プロセッサ１６６の各出力に向かう信号パワ
ーの断片(fraction)はαの値によって決定され、ここでαは０から２の平方根の
逆数まで変化する。
【００５２】 同様に、乗算器１７６，１７８は、要素信号９４，９６を生成する適応型アレ
イ・プロセッサ１６６の分岐間で、加算器１７０によって出力された信号パワー
を除算する。
【００５３】 フィルタの単純な実装である乗算器１８０，１８２は、適応型アレイ加重に従
って合成信号を修正して、要素信号９４，９６を生成するために用いられる。こ
れらのフィルタは、図１におけるフィルタ８６，８８と同様に動作する。図示の
ように、これらのフィルタはゼロ遅延・単一タップ・フィルタである。
【００５４】 なお、αの値が０に等しく、乗算器１８０，１８２における適応型アレイ加重
Ｖ0，Ｖ1が１に等しい場合、適応型アレイ・プロセッサ１６６は、基地送信機５
２が直交送信ダイバーシチ・モードにて動作するように構築される。この場合、
適応型アレイ・プロセッサ１６６は、図４における適応型アレイ・プロセッサ１
５０のスイッチ１５４，１５６が上側に設定され、トラヒック信号７２，７４を
要素信号９４，９６の出力に直接通過するかのごとく挙動する。
【００５５】 αが２の平方根の逆数に等しく設定され、算出された適応型アレイ加重Ｖ0，
Ｖ1ＬＬが乗算器１８０，１８２において用いられる場合、適応型アレイ・プロ
セッサ１６６は、基地送信機５２が適応型アレイ・モードにて動作するように構
築される。この構築では、適応型アレイ・プロセッサ１６６は、拡散トラヒック
信号７２，７４を加算器１５８およびフィルタ１６２，１６４を介して結合する
ためにスイッチ１５４，１５６が下側に設定された適応型アレイ・プロセッサ１
５０のように挙動する。
【００５６】 αが０から２の平方根の逆数までの間に設定される場合、適応型アレイ・プロ
セッサ１６６は、基地送信機５２が混合モード、すなわち、厳密に直交送信ダイ
バーシチ・モードでもなければ、適応型アレイ・モードでもないモード、で動作
するように構築される。この混合モードでは、基地送信機５２は両方のモードの
特性を示す。αの値が両極値の間で変化することが許されると、基地送信機５２
は直交送信ダイバーシチ・モードと適応型アレイ・モードとの間で滑らかに遷移
できる。この滑らかな遷移により、基地送信機５２は、加入者ユニットの速度が
増加すると一般に劣化するフィードバック・データの品質の劣化に比例して、適
応型アレイ・モードを徐々にディセーブルできる。
【００５７】 ＡＵＸ0，ＡＵＸ1などの補助パイロットを追加することは、本来ならばユーザ
・データを転送するために用いられるパワーを消費するので、適応型アレイ・プ
ロセッサ１６６においてＡＵＸ0，ＡＵＸ1を追加しないことは望ましい目標であ
る。しかし、ＡＵＸ0，ＡＵＸ1は、加入者ユニット５６における復調基準を与え
るので、追加されている。この復調基準がなければ、加入者ユニットは、受信信
号を適切に復調するためには、適応型アレイ加重Ｖ0，Ｖ1を把握しなければなら
ない。従って、ＡＵＸ0，ＡＵＸ1が用いられない場合、加入者ユニット５６は適
応型アレイ加重Ｖ0，Ｖ1を算出できなければならず、この計算は、拡散トラヒッ
ク信号７２，７４をいかにして合成するのかを記述するαの値の把握とともに、
逆拡散器１２４，１２６によって出力される信号の同時統計特性(joint statist
ical characteristics)を解析することによって数学的に行うことができる。
【００５８】 ここで図６を参照して、適応型アレイ・プロセッサ７６のさらに別の実施例を
示す。図示のように、適応型アレイ・プロセッサ２３０は、適応型アレイ・プロ
セッサ７６，１５０，１６６の２つの入力ではなく、ｎ＋１個の入力を含む。適
応型アレイ・プロセッサ２３０内では、パワーは各ｎ経路から等分に分割され、
各分割部分はｎ経路の別の一つに加算される。αの値は、特定の経路に入力され
るビットのパワーと合成される他の経路のビットにおけるパワーの比率を設定す
る。入力経路から分割あるいは分流され、別の経路と合成されるエネルギの部分
は全て等しい。
【００５９】 適応型アレイ・プロセッサ２３０におけるαの値は、図６における範囲に示す
ように、０からｎ＋１の平方根の逆数までの範囲である。αが０に等しい場合、
適応型アレイ・プロセッサは、基地送信機５２が直交送信ダイバーシチ・モード
にて動作するように構築される。αがｎ＋１の平方根の逆数に等しく設定される
場合、適応型アレイ・プロセッサ２３０は、基地送信機５２が適応型アレイ・モ
ードにて動作するように構築される。従って、αの値がいずれかの極値である場
合、適応型アレイ・プロセッサ２３０は、モード間で切り換えることができる、
適応型アレイ・プロセッサ１５０のｎ＋１入力バージョンと同様に動作する。
【００６０】 ここで図７を参照して、適応型アレイ・プロセッサ７６のさらに別の実施例を
示す。図示のように、適応型アレイ・プロセッサ２５０は、拡散トラヒック信号
ｂ0〜ｂnを受信するためのｎ＋１個の入力を含む。図７の適応型アレイ・プロセ
ッサ２５０と図６の適応型アレイ・プロセッサ２３０との間の相違点は、適応型
アレイ・プロセッサ２５０は信号パワーの不等部分を分割して、適応型アレイ・
プロセッサにおける他の信号経路と合成できることである。図６の適応型アレイ
・プロセッサ２３０では、入力経路から分割または分流され、別の経路と合成さ
れるエネルギの部分は全て等しい。
【００６１】 適応型アレイ・プロセッサが直交送信ダイバーシチ・モードに設定されると、
基地送信機５２はセクタまたはアンテナ・カバレッジ・エリア全体で均等なレベ
ルのパワーを送信する。適応型アレイ・モードがイネーブルされると、適応型ア
レイ・プロセッサ２３０はおよび基地送信機５２は、セクタにおいて不均等にパ
ワーを送信し、理想的には最大パワーは加入者ユニットに配信される。
【００６２】 適応型アレイ・プロセッサ２５０において別の選択された経路と合成するため
に一つの経路から分割または分流されるエネルギは独立して選択でき、また各経
路が合成される位相は個別に選択できるので、基地送信機５２はセクタ内の異な
る方向で、異なる量のパワーで、異なる符号にて異なる拡散ビットを送信できる
。この動作モードは、直交送信ダイバーシチおよび適応型アンテナ送信の更なる
一般化である。
【００６３】 なお、適応型アレイ・プロセッサ７６における経路または分岐の数が２経路よ
りも増加すると、拡散プロセッサ６０，パイロット・プロセッサ９８および加入
者ユニット５６において修正を行わなければならないことを留意されたい。拡散
プロセッサ６０において、マルチプレクサ６２はｎ＋１個の分岐または経路を出
力しなければならない。６８，７０などの追加の拡散器を各経路に追加しなけれ
ばならない。パイロット・プロセッサ９８について、１００，１０２などの追加
の加算器は、要素パイロット信号１０４，１０６などの新たな要素パイロット信
号とともに、各経路に対して必要になる。また、追加のアンテナ要素１１６，１
１８も必要になる。
【００６４】 加入者ユニット５６において、追加の変調経路が必要になり、ここでこのよう
な経路は逆拡散器１２４，１２６および乗算器１３２，１３４を含む。デマルチ
プレクサ１４６は、ｎ＋１個の入力を逆多重化できなければならない。
【００６５】 また、図１の実施例において、拡散トラヒック信号７２，７４の数は、要素信
号９４，９６の数と等しくても、等しくなくてもよいことを留意されたい。
【００６６】 図１のモード検出器１２２について、送信機が適応型アレイ・モードにて送信
中であるのかどうかを検出するために、いくつかの方法を利用できる。一つの簡
単な方法は、基地送信機５２から加入者ユニット５６にメッセージを送信するこ
とを含む。利用できる別の方法では、補助パイロット８４の検出を行う。例えば
、図４に示す実施例を利用する場合、適応型アレイ・プロセッサ１５０は、制御
信号１５２がスイッチ１５４，１５６を下側にして、適応型アレイ・モードをイ
ネーブルにすると、補助パイロットを要素信号９４，９６に追加する。制御信号
５２がスイッチ１５４，１５６を上側に設定すると、補助パイロット信号は要素
信号９４，９６に存在しない。これは、送信機５２が直交送信ダイバーシチ・モ
ードで動作中であることを加入者ユニット５６に通知する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の方法およびシステムによる、ワイヤレス通信システムを示す。
【図２】 本発明の方法およびシステムにより、アンテナ要素信号を生成するプロセスを
示すハイ・レベル・フローチャートである。
【図３】 本発明により、信号が送信されるところの、加入者ユニットにおいて信号を復
調するプロセスを示すハイ・レベル・フローチャートである。
【図４】 本発明の方法およびシステムによる、図１の適応型アレイ・プロセッサの代替
実施例を示す。
【図５】 本発明の方法およびシステムによる、適応アレイ・プロセッサのさらに別の代
替実施例を示す。
【図６】 本発明の方法およびシステムによる、適応型アレイ・プロセッサの別の実施例
を示す。
【図７】 本発明の方法およびシステムによる、適応型アレイ・プロセッサのさらに別の
実施例を示す。

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 アンテナ・アレイ内の複数の要素からシリアル・トラヒック
    ・チャネルを送信するためにアンテナ要素信号を生成する方法であって： 前記シリアル・トラヒック・チャネル内のデータを、２以上の並列トラヒック
    ・チャネル内のデータに変換する段階； 前記２以上の並列トラヒック・チャネル内のデータを拡散符号で拡散し、拡散
    トラヒック信号を生成する段階； 前記拡散トラヒック信号を合成して、合成信号を生成する段階； 適応型アレイ加重に従って前記合成信号のそれぞれを修正して、要素信号を生
    成する段階； パイロット信号を前記要素信号のうち少なくとも一つに追加し、２以上のアン
    テナ要素信号を生成する段階； によって構成されることを特徴とするアンテナ要素信号を生成する方法。
  2. 【請求項２】 データを拡散する前記段階は、前記２つまたはそれ以上の並
    列トラヒック・チャネルのぞれぞれにおけるデータを固有の拡散符号で拡散して
    、拡散トラヒック信号を生成する段階をさらに含んで構成されることを特徴とす
    る請求項１記載のアンテナ要素信号を生成する方法。
  3. 【請求項３】 前記拡散トラヒック信号を合成して、合成信号を生成する前
    記段階は： 前記拡散トラヒック信号を加重して、加重拡散トラヒック信号を生成する段階
    ；および 前記加重拡散トラヒック信号を加算して、複数の合成信号を生成する段階； をさらに含んで構成されることを特徴とする請求項１記載のアンテナ要素信号
    を生成する方法。
  4. 【請求項４】 前記拡散トラヒック信号を合成して、合成信号を生成する前
    記段階は： 前記拡散トラヒック信号を加算して、加算済み信号を生成する段階；および 前記加算済み信号を分割して、複数の合成信号を生成する段階； をさらに含んで構成されることを特徴とする請求項１記載のアンテナ要素信号
    を生成する方法。
  5. 【請求項５】 前記合成信号は、実質的に同じ信号であることを特徴とする
    請求項１記載のアンテナ要素信号を生成する方法。
  6. 【請求項６】 適応型アレイ加重に従って前記合成信号のそれぞれを修正し
    て、要素信号を生成する前記段階は、適応型アレイ加重に従って前記合成信号の
    それぞれを濾波して、要素信号を生成する段階をさらに含んで構成されることを
    特徴とする請求項１記載のアンテナ要素信号を生成する方法。
  7. 【請求項７】 パイロット信号を前記要素信号のうち少なくとも一つに追加
    して、２つまたはそれ以上のアンテナ要素信号を生成する前記段階は、要素パイ
    ロット信号を前記要素信号のそれぞれに追加して、２つまたはそれ以上のアンテ
    ナ要素信号を生成する段階であって、全ての要素パイロット信号はその他の要素
    パイロット信号とは異なる、段階をさらに含んで構成されることを特徴とする請
    求項１記載のアンテナ要素信号を生成する方法。
  8. 【請求項８】 適応型アレイ加重に従って前記合成信号のそれぞれを修正し
    て、要素信号を生成する前記段階は、適応型アレイ加重に従って前記合成信号の
    それぞれを修正して、要素信号を生成する段階であって、前記適応型アレイ加重
    は、前記アンテナ・アレイと加入者アンテナとの間のチャネルのチャネル特性の
    測定から導出される、段階をさらに含んで構成されることを特徴とする請求項１
    記載のアンテナ要素信号を生成する方法。
  9. 【請求項９】 前記拡散トラヒック信号を合成して、合成信号を生成する前
    記段階は、前記拡散トラヒック信号および補助パイロットを合成して、合成信号
    を生成する段階をさらに含んで構成されることを特徴とする請求項１記載のアン
    テナ要素信号を生成する方法。
  10. 【請求項１０】 適応型アレイ送信機と受信機とを備えるワイヤレス通信シ
    ステムであって： 前記適応型アレイ送信機は： トラヒック・チャネル・データを多重拡散符号で多重化および拡散して、
    複数の拡散トラヒック信号を生成する拡散プロセッサ； 前記複数の拡散トラヒック信号を選択された比率で合成して複数の合成信
    号を生成し、適応型アレイ加重に従って前記複数の合成信号を加重して複数の要
    素信号を生成する適応型アレイ・プロセッサ；および 要素パイロットを各要素信号に追加するパイロット・プロセッサ； によって構成され； 前記受信機は： 前記送信機における前記多重拡散符号に対応する多重逆拡散符号で逆拡散
    する複数の逆拡散器； 前記複数の逆拡散器の出力を復調する複数の復調器； 前記複数の復調器の出力を逆多重化するデマルチプレクサ；および 前記デマルチプレクサの出力を復号して、受信トラヒック・チャネル・デ
    ータを生成するデコーダ； によって構成されることを特徴とするワイヤレス通信システム。
  11. 【請求項１１】 ワイヤレス通信システムにおける受信機であって、前記ワ
    イヤレス通信システムは多重拡散符号でデータを拡散する送信機を含み、当該受
    信機は： 前記送信機における前記多重拡散符号に対応する多重逆拡散符号で逆拡散する
    複数の逆拡散器； 前記複数の逆拡散器の出力を復調する複数の復調器； 前記複数の復調器の出力を逆多重化するデマルチプレクサ；および 前記デマルチプレクサの出力を復号して、受信トラヒック・チャネル・データ
    を生成するデコーダ； によって構成されることを特徴とする受信機。
  12. 【請求項１２】 制御信号に応答して、前記複数の復調器において用いられ
    る基準信号を選択するパイロット・セレクタ；および 前記制御信号を生成するモード検出器であって、前記制御信号は、前記送信機
    が直交送信ダイバーシチ・モードおよび適応型アレイ・モードのうち一方で送信
    することに応答する、モード検出器； をさらに含んで構成されることを特徴とする請求項１１記載の受信機。
  13. 【請求項１３】 前記モード検出器は、補助パイロット検出器をさらに含ん
    で構成されることを特徴とする請求項１２記載の受信機。
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