JP2000201102A5

JP2000201102A5 -

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Publication number: JP2000201102A5
Application number: JP1999323090A
Authority: JP
Filing date: 1999-10-07
Publication date: 2007-02-15

Description

【特許請求の範囲】
【請求項１】遠隔の送信機の複数のアンテナのそれぞれからの複数個の信号経路のそれぞれに沿った複数個の入力信号、及び予定の値を持つ少なくとも１つの既知の信号を受取るように結合されていて、前記複数個の入力信号及び少なくとも１つの既知の信号に応答して、夫々の信号経路に対応する複数個の推定信号を発生する推定回路と、
前記複数個の推定信号及び前記複数個の入力信号を受取るように結合されていて、前記複数個の推定信号及び前記複数個の入力信号に応答して第１の記号推定値を発生すると共に、前記複数個の推定信号及び前記複数個の入力信号に応答して第２の記号推定値を発生する補正回路
とを含む回路。
【請求項２】請求項１記載の回路に於て、前記複数個の入力信号の各々が少なくとも１つのパイロット記号を含む回路。
【請求項３】請求項２記載の回路に於て、前記複数個の入力信号が送信フレームで受信する広帯域符号分割多元接続信号であり、前記複数個の入力信号を前記フレームの時間スロットから受取る回路。
【請求項４】請求項１，２，３のいずれかに記載の回路に於て、更に、複数個の信号経路に沿った遠隔の送信機からの複数個のビット信号を受取るように結合された入力回路を含み、前記入力回路は複数個の入力信号を発生し、各々の入力信号が少なくとも２つの信号に対応している回路。
【請求項５】請求項１，２，３のいずれか記載の回路に於て、更に、前記第１の信号推定値を含む複数個の第１の記号推定値及び前記第２の記号推定値を含む複数個の第２の記号推定値を受取るように結合された組合せ回路を含み、前記組合せ回路は、前記複数個の第１の記号推定値に応答して少なくとも１つの第１の記号信号を発生すると共に前記複数個の第２の記号推定値に応答して少なくとも１つの第２の記号信号を発生する回路。
【請求項６】請求項５記載の回路に於て、前記推定回路、前記補正回路及び前記組合せ回路が１つの集積回路上に形成されている回路。
【請求項７】請求項５記載の回路に於て、前記第１及び第２の記号信号の各々の全経路ダイバーシティが少なくとも送信アンテナの数の２倍である回路。
【請求項８】請求項５記載の回路に於て、前記複数個の入力信号が４つの入力信号を含み、前記４つの入力信号の各々が少なくとも１つのパイロット記号信号を含み、前記少なくとも１つの既知の信号が２つの既知のパイロット記号信号を含む回路。
【請求項９】請求項１記載の回路に於て、前記複数個の推定信号の各々がレーリー・フェージング・パラメータ推定値である回路。
【請求項１０】請求項１，２，３，６，７，８のいずれかに記載の回路に於て、前記複数個の入力信号の内の第１の入力信号が第１のアンテナから送信され、前記複数個の入力信号の内の第２の入力信号が第２のアンテナから送信される回路。
【請求項１１】請求項１０記載の回路に於て、前記第１及び第２の入力信号の各々が広帯域符号分割多元接続信号である回路。
【請求項１２】通信回路で信号を処理する方法に於て、
遠隔の送信機の第一アンテナからの第一の複数の予定信号をそれぞれの信号経路に沿って予定の時間の間に受信し、
前記遠隔の送信機の第二アンテナからの第二の複数の予定信号をそれぞれの信号経路に沿って前記予定の時間の間に受信し、
前記予定信号に応答して、信号経路の各経路に対応する推定信号を発生し、
各記号推定信号が少なくとも２つの推定信号に相当する、複数の記号推定信号を発生する、
工程を含む方法。
【請求項１３】請求項１２記載の通信回路で信号を処理する方法に於て、推定信号を発生する工程が、前記信号経路に対応するレーリー・フェージング・パラメータ推定信号を発生する方法。
【請求項１４】請求項１３記載の通信回路で信号を処理する方法に於て、各予定信号はそれぞれの時間スロット内のパイロット記号である方法。
【請求項１５】請求項１２記載の通信回路で信号を処理する方法に於て、
更に、前記外部の源からの複数個の入力信号を受信し、
夫々の前記少なくとも２つの推定信号及び前記複数個の入力信号に応答して、複数個の記号推定信号を発生する
工程を含む方法。
【請求項１６】請求項１２記載の通信回路で信号を処理する方法に於て、更に、
前記複数個の記号推定信号から、異なる経路に対応する記号推定信号を組合せ、
前記組合わせる工程に応答して、記号信号を発生する
工程を含む方法。
【請求項１７】遠隔の送信機の第一の遠隔アンテナからの夫々複数個の信号経路に沿った第一の複数個の入力信号と、前記遠隔の送信機の第二の遠隔アンテナからの夫々複数個の信号経路に沿った第二の複数個の入力信号を受信するように構成された移動アンテナと、
前記移動アンテナからの前記複数個の入力信号及び予定の値を持つ少なくとも１つの既知の信号を受信するように結合されていて、前記複数個の入力信号及び前記少なくとも１つの既知の信号に応答して、前記各遠隔アンテナからの夫々の信号経路に対応する複数個の推定信号を発生する推定回路と、
前記複数個の推定信号及び前記複数個の入力信号を受取るように結合されていて、前記複数個の推定信号及び前記複数個の入力信号に応答して第１の記号推定値を発生すると共に、前記複数個の推定信号及び前記複数個の入力信号に応答して第２の記号推定値を発生する補正回路
とを含む移動通信装置。
【請求項１８】請求項１７記載の移動通信装置に於て、前記複数個の入力信号の各々が少なくとも１つのパイロット記号を含む移動通信装置。
【請求項１９】請求項１８記載の移動通信装置に於て、前記複数個の入力信号が送信フレームで受信する広帯域符号分割多元接続信号であり、前記複数個の入力信号を前記フレームの時間スロットから受信する移動通信装置。
【請求項２０】請求項１７記載の移動通信装置に於て、更に、複数個の信号経路に沿った前記第一および第二の遠隔アンテナからの複数個の信号を受取るように結合されていて、前記複数個の入力信号を発生する入力回路を含み、各々の入力信号が少なくとも２つの信号に対応している移動通信装置。
【請求項２１】請求項１９記載の移動通信装置に於て、更に、前記第１の記号推定値を含む複数個の第１の記号推定値及び前記第２の記号推定値を含む複数個の第２の記号推定値を受取るように結合された組合せ回路を含み、前記補正回路は前記複数個の第１の記号推定値に応答して少なくとも１つの第１の記号信号を発生すると共に、前記複数個の第２の記号推定値に応答して少なくとも１つの第２の記号信号を発生する移動通信装置。
【請求項２２】請求項２１記載の移動通信装置に於て、前記入力回路、前記推定回路及び前記補正回路が１つの集積回路上に形成されている移動通信装置。
【請求項２３】請求項２１記載の移動通信装置に於て、前記第１及び第２の記号信号の各々の全経路ダイバーシティが少なくとも送信アンテナの数の２倍である移動通信装置。
【請求項２４】請求項２１記載の移動通信装置に於て、前記複数個の入力信号が４つの入力信号を含み、前記４つの入力信号の各々が少なくとも１つのパイロット記号信号を含み、前記少なくとも１つの既知の信号が２つの既知のパイロット記号信号を含む移動通信装置。
【請求項２５】請求項１７記載の移動通信装置に於て、前記複数個の推定信号の各々がレーリー・フェージング・パラメータ推定値である移動通信装置。
【請求項２６】請求項１７記載の移動通信装置に於て、前記複数個の入力信号の内の第１の入力信号が第１のアンテナから送信され、前記複数個の入力信号の内の第２の入力信号が第２のアンテナから送信される移動通信装置。
【請求項２７】請求項２６記載の移動通信装置に於て、前記第１及び第２の複数の入力信号の各々が広帯域符号分割多元接続信号である移動通信装置。
【請求項２８】ＷＣＤＭＡシステムのための受信機回路であって、
複数個の経路に沿った外部の源からの複数個の入力信号及び予定の値を持つ少なくとも１つの既知の信号を受取るように結合されていて、前記複数個の入力信号及び少なくとも１つの既知の信号に応答して、夫々の信号経路に対応する複数個の推定信号を発生する推定回路と、
前記複数個の推定信号及び前記複数個の入力信号を受取るように結合されていて、前記複数個の推定信号及び前記複数個の入力信号に応答して第１の記号推定値を発生すると共に、前記複数個の推定信号及び前記複数個の入力信号に応答して第２の記号推定値を発生する補正回路と、
前記第１の信号推定値を含む複数個の第１の記号推定値及び前記第２の記号推定値を含む複数個の第２の記号推定値を受取るように結合され、前記複数個の第１の記号推定値に応答して少なくとも１つの第１の記号信号を発生すると共に前記複数個の第２の記号推定値に応答して少なくとも１つの第２の記号信号を発生する組合せ回路、
とを含む受信機回路。
【請求項２９】請求項２８記載の受信機回路に於て、前記複数個の入力信号の各々が少なくとも１つのパイロット記号を含む受信機回路。
【請求項３０】請求項２９記載の受信機回路に於て、前記複数個の入力信号が送信フレームの形で受信する広帯域符号分割多元接続信号であり、前記複数個の入力信号を前記フレームの時間スロットから受取る受信機回路。
【請求項３１】請求項２８，２９，３０のいずれかに記載の受信機回路に於て、更に、複数個の信号経路に沿った外部の源からの複数個のビット信号を受取るように結合された入力回路を含み、前記入力回路は複数個の入力信号を発生し、各々の入力信号が少なくとも２つの信号に対応している受信機回路。
【請求項３２】請求項２８，２９，３０のいずれかに記載の受信機回路に於て、前記複数個の推定信号の各々がレーリー・フェージング・パラメータ推定値である回路。
【請求項３３】ＷＣＤＭＡ通信回路で信号を処理する方法であって、
複数個の信号経路に沿った外部の源からの予定の信号の複数個の群を予定の時間の間に受信し、前記複数個の群の内の各々の群は時間的に別の群から等間隔であり、
各々の群及び少なくとも１つの既知の信号に応答して、前記複数個の信号経路の各々の経路に対応する少なくとも２つの推定信号を発生し、
前記少なくとも２つの推定信号と複数の前記予定の信号に応答して、複数の推定信号を発生し、
前記複数の推定信号から異なる経路に対応する記号推定信号を組合せ、
前記組合せ工程に応答して、記号信号を発生する
工程を含む方法。
【請求項３４】請求項３３記載の方法に於て、少なくとも２つの推定信号を発生する工程が、前記複数個の信号経路の内の各々の経路に対応する少なくとも２つのレーリー・フェージング・パラメータ推定信号を発生する方法。
【請求項３５】請求項３３または３４に記載の方法に於て、各々の群が夫々の時間スロット内のパイロット記号の群であり、前記等間隔であることが、別の時間スロット内で隔たっていることを含む方法。
【請求項３６】請求項３３または３４に記載の方法に於て、更に、
前記外部の源からの複数個の入力信号を受信し、
夫々の前記少なくとも２つの推定信号及び前記複数個の入力信号に応答して、複数個の記号推定信号を発生する
工程を含む方法。
【請求項３７】移動通信システムであって、
複数個の信号経路に沿った外部の源からの複数個の入力信号を受信するように配置された移動アンテナと、
請求項２８，２９，３０のいずれかに記載の受信機回路
とを含む、移動通信システム。

【０００３】
１９９８年４月２２日に出願され、ここで引用によってその説明に代える仮米国特許出願番号６０／０８２、６７１に記載されている次世代の広帯域符号分割多元接続（ＷＣＤＭＡ）通信方式に対する新しい基準が絶えず出てきている。こういうＷＣＤＭＡ方式は、パイロット記号の助けを借りたチャンネル推定方式を伴うコヒーレント通信方式である。こういうパイロット記号が、範囲内のあらゆる受信機に対し、予定の時間フレームで直交位相シフト・キーイング（ＱＰＳＫ）の既知データとして送信される。こういうフレームは不連続送信（ＤＴＸ）モードで伝搬し得る。音声トラヒックでは、ユーザが話すときにユーザ・データの送信が行われるが、ユーザが沈黙しているときはデータ記号の送信は行われない。同様に、パケット・データは、パケットを送る用意が出来ているときだけ、ユーザ・データを送信する。フレームが、夫々０．６２５ミリ秒の１６個の等しい時間スロットに分けられる。更に各時間スロットが等しい記号時間に分けられる。例えば３２ＫＳＰＳのデータ速度では、各々の時間スロットは２０個の記号時間を持つ。各フレームがパイロット記号と共に、送信電力制御（ＴＰＣ）記号及び速度情報（ＲＩ）記号のような他の制御記号を含んでいる。こういう制御記号は、データ・ビットと識別する為に、チップの名前でも知られている多重ビットを含んでいる。従って、チップ送信時間（Ｔ_ｃ）は、記号時間速度（Ｔ）を記号内にあるチップの数（Ｎ）で除した値に等しい。
従来の研究では、多重送信アンテナが、狭帯域通信方式に対する送信ダイバーシティを増加することにより、受信を改善することが出来ることが判っている。その論文「チャンネル推定を用いない送信ダイバーシティの新検出方式」という論文で、タロク（Tarokh）他は、ＴＤＭＡ方式に対するこのような送信ダイバーシティ方式を説明している。同じ考えが、アラムチ（Alamouti）の論文「無線通信の為の簡単な送信機ダイバーシティ方式」にも記載されている。しかし、タロク他及びアラムチは、ＷＣＤＭＡ通信方式に対するこのような送信ダイバーシティ方式を教示していない。
他の研究は、ＷＣＤＭＡ方式に対する直交送信ダイバーシティ（ＯＴＤ）及び時間切換え時間ダイバーシティ（ＴＳＴＤ）のような開放ループ送信ダイバーシティ方式を研究している。ＯＴＤ及びＴＳＴＤ方式は性能が同様である。何れも多重送信アンテナを使って、特に低いドップラー速度で、そしてレーク受信機に対する経路が不十分であるときに、フェージングに対するあるダイバーシティを持たせる。しかし、ＯＴＤ及びＴＳＴＤ方式は共に開放ループ方式で可能な余剰経路ダイバーシティを利用していない。例えば、図５のＯＴＤ符号器回路が導線５００の記号Ｓ₁、Ｓ₂を受取り、夫々第１（ＡＮＴ１）及び第２（ＡＮＴ２）のアンテナによって送信する為に、導線５０４及び５０６にＯＴＤ符号器５０２からの出力信号を発生する。これらのアンテナは、多重経路（５０８，５１０）に沿って遠隔の移動アンテナ５１２へそれぞれの信号を送信する。拡散解除器（despreader）入力回路（図４Ａ）が送信された信号を導線４００において受取り、それらの信号をチャンネル直交符号Ｃｍによって拡散解除（逆拡散）する。拡散解除器回路が、回路４０６において夫々の記号時間に互って受信チップ信号を加算し、第１と第２の出力信号

を導線412と408上にそれぞれ発生する。下の数式にそれぞれあるように図６の位相補正回路の導線６２０及び６２２に出力信号
【外１】

が印加される。
【数１】

【数２】

【０００４】
図６のＯＴＤ位相補正回路が、Ｌ個の多重信号経路の内のｊ番目に対応する出力信号
【外２】

を受取る。加算回路６００と６０２が、それぞれの導線６０４と６０６経由で、それぞれの和を乗算回路６０８と６１０へ印加する。乗算回路６０８と６１０は、それらの和と導線６１２と６１４におけるチャネル推定値とをそれぞれ掛け合わせる。レーク組合せ回路が、夫々下の数式に示すように、ソフト出力すなわち導線６１６及び６１８における記号Ｓ₁、Ｓ₂ からの信号推定値
【外３】

を発生する。
【数３】

【数４】

数式３及び数式４は、ＯＴＤ方法が、各々の経路ｊに対して単独チャンネル推定値を発生することを示す。ＴＳＴＤ方式に対する同様な解析により、同じ結果が得られる。従って、ＯＴＤ及びＴＳＴＤ方法は、Ｌの経路ダイバーシティに制限される。この経路ダイバーシティの制限は、これから詳しく説明するように、開放ループ方式に可能な余剰経路ダイバーシティを利用することが出来ない。

【０００６】
【実施例】
図１には、この発明の空間時間通過ダイバーシティ（ＳＴＴＤ）を用いた典型的な送信機の簡略ブロック図が示されている。送信機回路が夫々導線１００、１０２、１０４、１０６にパイロット記号、ＴＰＣ記号、ＲＩ記号、及びデータ記号を受取る。導線１０６におけるデータ記号は、最適にはチャンネル符号器１０８で符号化され、インターリーバ１１０でインターリーブされ、ＳＴＴＤ符号器１１８に印加される。各々の記号が、後で詳しく説明するように、夫々のＳＴＴＤ符号器１１２、１１４、１１６、１１８によって符号化される。各々のＳＴＴＤ符号器が２つの出力信号を発生し、それが多重化回路１２０に印加される。多重化回路１２０が、フレームの夫々の記号時間に各々の符号化記号を発生する。こうして各フレームの記号の直列シーケンスが夫々の掛算器回路１２４及び１２６に同時に印加される。導線１２２におけるチャンネル直交符号Ｃ_mに各々の記号を乗じて、選定された受信機に対する独特の信号を発生する。その後、ＳＴＴＤ符号化フレームが送信の為にアンテナ１２８及び１３０に印加される。

【０００７】
図２には、パイロット記号の符号化の為に、図１の送信機と共に使うことが出来るこの発明のＳＴＴＤ符号器に於ける信号の流れを示すブロック図が示されている。パイロット記号は、後で詳しく説明するように、チャンネル推定及びその他の機能の為に使うことが出来る予定の制御信号である。ＳＴＴＤ符号器１１２の動作を表１を参照して説明する。ＳＴＴＤ符号器が、フレームの１６個の時間スロットの各々で、導線１００に記号時間Ｔではパイロット記号１１、記号時間２Ｔではパイロット記号Ｓ₁、記号時間３Ｔではパイロット記号１１、そして記号時間４Ｔではパイロット記号Ｓ₂を受取る。好ましくは３２ＫＳＰＳのデータ速度を持つこの発明の第１の実施例では、ＳＴＴＤ符号器が、表１の１６個の時間スロットの各々に対し、夫々導線２０４及び２０６に対応する２つのアンテナの各々に対する４つのパイロット符号から成るシーケンスを発生する。ＳＴＴＤ符号器が、導線２０４の第１のアンテナに対し、夫々記号時間Ｔ−４Ｔに、パイロット記号Ｂ₁、Ｓ₁、Ｂ₂及びＳ₂を発生する。同時にＳＴＴＤ符号器は、第２のアンテナに対する導線２０６に、夫々記号時間Ｔ−４Ｔにパイロット記号
【外４】

を発生する。各々の記号は、実数及び虚数成分を表す２ビットを含む。星印は複素数共役操作又は虚数部分の符号の変化を示す。従って、導線２０４の第１のアンテナに対する最初の時間スロットのパイロット記号の値は１１、１１、１１、１１である。導線２０６の第２のアンテナに対応するパイロット記号は１１、０１、００、１０である。
こういう記号のビット信号が夫々の経路２０８及び２１０に沿って直列に送信される。この後、夫々の記号の各々のビット信号が、ｊ番目の経路に対応する送信時間τ_ｊの後、遠隔移動アンテナ２１２で受信される。こういう信号が拡散解除器入力回路（図４Ａ）に伝搬し、そこで回路４０６によって夫々の記号時間に互て加算されて、出力信号
【外５】

を発生する。これらの出力信号は、前に述べたように、４つのパイロット記号時間スロット及びＬ個の多重経路の内のｊ番目に対応する。これらの出力信号が遅延回路４１０によって遅延させられて、同時の出力信号を発生する。
これらの同時の出力信号

が、チャンネル推定回路４２２（図４Ｂ）に対する入力信号として導線４１４，４１６，４１８，４２０経由で印加される。チャンネル推定回路４２２は、フレームのｉ番目の時間スロットに対応する既知の記号信号Ｓ_1,i及びＳ_2,iをもそれぞれ導線４２４，４２６から受取る。従って、経路に特有の入力信号が、特定の時間スロットに対する対応する既知のパイロット記号と共にチャンネル推定回路に印加され、夫々の時間スロットに対し、別々のレーリー・フェージング・チャンネル推定値を導線４２８及び４３０に発生する。
【表１】

【０００８】
各々の時間スロットに対するパイロット記号に対応する入力信号が数式５乃至数式８に示されている。簡単の為に雑音項は省いてある。受信信号
【外６】

が、すべての時間スロットに対し、記号時間Ｔで一定の値（１１、１１）を持つパイロット記号（Ｂ₁、Ｂ₁）によって発生される。従って、受信信号は、第１及び第２のアンテナに対応する夫々のレーリー・フェージング・パラメータの和に等しい。同様に、受信信号
【外７】

がすべての時間スロットに対し記号時間３Ｔで一定の値（１１、００）を持つパイロット記号（Ｂ₂、−Ｂ₂）によって発生される。記号時間２Ｔ及び４Ｔに対応する受信信号
【外８】

は表１に示すように、夫々値
【外９】

を持っている。従って、第１及び第２のアンテナに対応するレーリー・フェージング・パラメータに対するチャンネル推定値は、数式９及び数式１０に示すように、入力信号から容易に決定される。
【数５】

【数６】

【数７】

【数８】

【数９】

【数１０】

図３には、遠隔移動受信機に使うことが出来るこの発明の位相補正回路３５０の回路図が示されている。この位相補正回路は、チャンネル推定値に使われるパイロット記号と同じ時間スロット内にある記号時間に対応して、線３２４及び３２６から入力信号、例えば
【外１０】

を受取る。位相補正回路は、導線３０２に第１のアンテナに対応するレーリー・フェージング・パラメータのチャンネル推定値の共役複素数
【外１１】

を乗算回路３００および３０１において受取り、
導線３０６から第２のアンテナに対応する別のレーリー・フェージング・パラメータのチャンネル推定値
【外１２】

を乗算回路３１２および３３４において受取る。入力信号の共役複素数が、夫々回路３０８及び３３０によって導線３１０及び３３２に発生される。これらの入力信号及びその共役複素数にレーリー・フェージング・パラメータ推定信号を乗じ、それらの積を導線３０４と３３６経由で加算回路３１６へ印加し、また導線３１４と３２８経由で加算回路３２０へ印加する。それらの積は図示されるように加算されて、次の数式に示すように、夫々の出力導線３１８及び３２２において特有の記号推定値を発生する。
【数１１】

【数１２】

この後、こういう経路に特有の記号推定値がレーク組合せ回路に印加されて、個別の経路に特有な記号推定値を加算し、こうして次の数式１３及び数式１４に示すように、正味のソフト記号又はパイロット記号信号を発生する。
【数１３】

【数１４】

こういうソフト記号又は推定値が、経路ダイバーシティＬ及び送信ダイバーシティ２を作る。この為、ＳＴＴＤ方式の全ダイバーシティは２Ｌである。このようにダイバーシティを高めたことは、ビット誤り率を小さくするのに非常に有利である。