JP2000501588A - 信号を受信するための基地局の受信器及び方法 - Google Patents
信号を受信するための基地局の受信器及び方法Info
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Abstract
(57)【要約】
本発明は、基地局の受信器及び基地局の受信器において信号を受信するための方法に関し、そのサービスエリアはセクターに分割され、信号は、複数経路伝播の信号成分を含む。好ましい基地局の構成を提供するために、各々のセクター内で受信された信号成分は、本発明の方法で、中間周波数及びデジタル形成に変換され、デジタル化された信号成分は、セクター特定の多重化バスで、複数の相関及びスペクトルアセンブリング手段に供給される。相関及びスペクトルアセンブリング手段では、各々の信号成分は、復調されて、狭帯域形式にアセンブルされ、復調された信号成分は、接続手段で、複数の受信器特定の合成手段に供給される。受信器特定の合成手段では、異なるセクターから得られた信号を合成し、検知する。
Description
【発明の詳細な説明】
信号を受信するための基地局の受信器及び方法
発明の分野
本発明は、拡散スペクトルデータ伝送に関し、特に、複数の経路上を伝播して
きた信号を受信して合成するような基地局の受信器及び受信方法に関する。
発明の背景
本発明は、符号分割多元接続CDMAを使用するセルラー方式無線システムで
の使用に特に適している。CDMAは、拡散スペクトル技術に基づく多元接続方
式であり、以前は、FDMA及びTDMAが使用されていたセルラー方式無線シ
ステムにおいて、最近、使用されるようになってきた。基地のCDMAシステム
の一例は、広帯域セルラー方式無線標準EIA/TIA IS−95である。
一般的な移動電話環境では、通常、基地局と移動局との間の信号は、送信機と
受信器との間の複数の経路上を伝播する。主に、この複数経路伝播は、周囲の面
からの信号の反射によって引き起こされる。複数経路伝播の信号は、異なる伝播
遅延のために、異なる時間に、受信器に到着する。CDMAでは、信号の受信に
おいて、複数経路の伝播を、ダイバーシティと同じ方法で使用することができる
。伝送で使用される拡散符号の自己相関特性は、異なる遅延成分を互いに識別で
きるようにする。一般的に、CDMAの受信器として、マルチブランチのレーキ
受信器が使用される。マルチブランチのレーキ受信器では、各々のブランチは、
異なる経路上を伝播してきた信号成分と同期される。デジタル受信ユニットは、
複数のレーキブランチを備え、各々のブランチは、受信信号成分をアセンブルし
て復調する働きをする独立の受信器素子である。CDMAの受信器では、デジタ
ル受信器ユニットの異なる素子の信号を有利に合成して、高品質の信号を得る。
CDMAシステムでは、いわゆるソフトハンドオフを適用することもでき、そ
のソフトハンドオフでは、移動局は、マクロダイバーシティを使用して、いくつ
かの基地局と同時に通信できる。こうして、ハンドオフ中の移動局の接続品質は
高品質に維持され、ユーザーは、接続の中断に気付かない。ダウンリンク方向(
基地局から端末機器へ)では、2台もしくは3台の基地局が同一の信号を送る。
基地局は同一の周波数を使用するので、端末機器は、1台よりも多くの送信機か
らのシグナリング(signalling)を同時に受信するかもしれない。異なる基地局
からの信号は、異なるレーキブランチからの遅延成分と同じ方法で識別される。
アップリンク方向では(端末機器から基地局へ)、2台もしくは2台よりも多く
の基地局の受信器が、端末機器によって送られた同一の信号を受信する。信号は
、信号経路上の第一の共通の地点で合成される。ソフトハンドオフは、最適な電
力調整を可能にし、その最適な電力調整は、ネットワークのインターフェースレ
ベルを最小化し、それによって、ネットワークの容量を最大化する。
CDMAの性能は、周波数利用率で測定することができ、更に、セクター化に
よって改善される。セルは、所望のサイズのセクターに分割され、セクターは指
向性アンテナによって対応される。そして、移動局によって引き起こされる互い
への干渉を、基地局の受信器で非常に減少することができる。この根拠は、概し
て、干渉は、異なる入口方向間で均等に分割されるということであり、その数を
、上記のようにセクター化によって減少することができる。当然、セクター化を
両方の伝送方向で実施することができる。セクター化によってもたらされる容量
の利点は、セクター数に比例する。
セクター化されたセルでは、ソフターハンドオフと呼ばれるソフトハンドオフ
の特定の方法を使用することもでき、そこでは、移動局は、同時に両方のセクタ
ーと通信して、1セクターから別のセクターへのハンドオフを実施する。ソフト
ハンドオフは、接続品質を改善する。
CDMAの容量は、受信器の感度と直接関連するので、何であれ何らかのダイ
バーシティ方法によって達成される利点は、システムの全体の容量を改善する。
上記のソフトハンドオフ、すなわちマクロダイバーシティに加えて、当然、場所
及び時間ダイバーシティのような他のダイバーシティ方法もやはりCDMAとの
接続に関して適用することができる。
本発明は特にソフターハンドオフの実施を最適化する基地局の受信器の構成に
関する。基地局の受信器の構成に関する従来技術は、R.Padovani によるIEEE
Personal Communications、Third quarter 1994、p.28-34の「セルラー方式シ
ステムに基づくIS-95のリバースリンク性能(Reverse Link Performance of IS-
95 Based Cellular Systems)」に記述されており、ここに、参照として挙げる
。
図1は、従来技術に従うダイバーシティ受信器を図示しており、一例で、受信
器は3セクターに対応している。各々のセクターでは、アンテナダイバーシティ
、すなわち、2つの受信アンテナが使用される。アンテナ122、124は、第
1のセクターに対応し、アンテナ126、128及び130、132は第2及び
第3のセクターにそれぞれ対応する。受信器は、複数の無線周波数ユニット10
0−110を備える。各々のアンテナは、それ自身の無線周波数ユニットに接続
されており、その無線周波数ユニットは、信号を、中間周波数及びデジタル形式
に変換する。デジタルサンプルは、RXバス120によって、デジタル受信器ユ
ニット114−118に伝送される。受信器は更に、制御プロセッサー112を
備え、その制御プロセッサーは、他の構成要素の動作を制御する。1ユーザーの
信号は、各々の受信器ユニットへ導かれ、信号は、任意に、異なるアンテナで受
信されるか、もしくは、ソフターハンドオフが関連している異なるセクターから
でさえも受信される。従って、バス120は、異なる無線周波数ユニットからの
サンプルを、正しい受信ユニットへ導くことができるように多重化されなければ
ならない。
図2は、従来技術に従うダイバーシティ受信器のデジタル受信ユニット114
の構成を図示する。各々のユニットは、所望のサンプルを受信して、それらを後
続の復調手段202−206へ伝送するデマルチプレクシング手段200を備え
る。各々の復調手段は、1つの所望の信号成分を復調する。復調手段では、受信
信号を拡散符号と相関させることによって、スペクトルをアセンブルし、それに
よって、信号のサンプル速度を拡散率まで下げる。それから、このようにアセン
ブルされた信号を復調する。IS-95では、例えば、アップリンクの復調は、Walsh
-Hadamard変成器を意味して、その変成器では、使用される直交シグナリングを
復号する。すなわち、入力信号と最も相関する信号が選定される。ユニットは更
に、
後続の探索器手段208を備え、その探索器手段は、好ましい信号成分を探索す
る。復調手段の出力は、コンバイナ210に供給され、そのコンバイナは、有利
な方法で、異なる信号成分を合成する。合成された信号は更に、復号手段212
に供給される。ユニットは更に、制御プロセッサー214を備え、その制御プロ
セッサーは、他の構成要素の動作を制御する。
従来技術の解決策では、主要な問題は、どのようにバス120を実施するかで
ある。EIA/TIA IS-95に従う基地局では、例えば、手段100−110で、サン
プルが取られるサンプリング周波数は、拡散符号のチップ速度(1.2288 M
チップ/s)に比べて4倍もしくは8倍、すなわち、4.9152*10°もしく
は4.9152*10°サンプル/sになるかもしれない。状況に応じて、信号ダ
イナミックスは、例えば、4から8ビットのサンプル分解能を要求し、そこから
、1無線周波数ユニットあたりの全体のビット速度は、最悪で78.6432Mb
ps(8ビット分解能で8倍のサンプル速度)、最良で、19.6608Mbps(4
ビット分解能で4倍のサンプル速度)までになる。これらの数字は、バス120
に接続されている無線周波数ユニット100−110の数で乗算されなければな
らない。従って、バス120の実施は非常に高価となり、技術的に厳しい要求を
する。
本発明の概要
本発明の目的は、従来技術の問題を避けることができるような基地局を提供す
ることである。従って、その目的は、高価で、高容量のバスが必要とされない基
地局を提供することである。
本発明の更なる目的は、ソフターハンドオフに関して、ダイバーシティの使用
を容易にする方法を提供することである。
本発明の利点は、その拡散スペクトルシステムで使用される本発明の基地局の
受信器で達成される。拡散スペクトルシステムでは、基地局のサービスエリアは
、1もしくは1よりも多くのセクターに分割され、受信器は、各々のセクターに
対して複数の無線周波数ユニット、バスによって無線周波数ユニットに接続され
た
複数の復調及びスペクトルディスアセンブリング手段、全てのセクターに共通な
複数の検知及び復号手段を備える。その検知及び復号手段は、接続手段によって
、異なるセクターの復調及びスペクトルディスアセンブリング手段に接続されて
いる。
更に、本発明の利点は、拡散スペクトルシステムの基地局の受信器で信号を受
信するための方法によって実現される。その拡散スペクトルシステムでは、基地
局のサービスエリアは1もしくは1よりも多くのセクターに分割され、信号は、
複数経路伝播の信号成分を含む。本方法では、1もしくは1よりも多くのアンテ
ナで受信された信号成分は、各々のセクターで中間の周波数及びデジタル形式に
変換され、デジタル化された信号成分は、セクター特定の多重化バスによって、
複数の復調及びスペクトルディスアセンブリング手段に供給される。その復調及
びスペクトルディスアセンブリング手段では、各々の信号成分は、狭帯域の形式
に復調されてアセンブルされ、その復調された信号成分は、接続手段によって、
複数の受信器特定の合成手段に供給される。その合成手段では、信号成分が合成
されて検知される。
本発明によって提供される解決策は、いくつかの利点を有する。本発明の解決
策に関しては、高容量バスは、基地局に必要とされない。また、いくつかのレー
キブランチを使用するとき、ダイバーシティ利得はセクター間のハンドオフで向
上する。
受信器の構成の最適化は、機器の複雑さ及び価格と性能の関係に関連する。本
発明の解決策は、従来技術の解決策よりも実施するのが簡単でありながら、性能
は同様に良く、ある場合には、以前よりもずっと良い。
本発明によって提供される基本の解決策では、レーキ素子は、独立のユニット
であり、チャネルユニットから分離していて、接続手段によって、そのチャネル
ユニットへ接続されている。接続手段を、交差接続マトリックスもしくは多重化
バスによって実施可能であるのが好ましい。ここでは、バスは、レーキブランチ
の後に配置されているので、高容量バスである必要はない。本発明の解決策では
、バス上のサンプル速度は、拡散率まで下げられる。すなわち、必然的に、バス
上のデータ速度は、従来の解決策の速度よりも遅くなる。本発明によって提供さ
れ
る解決策では、無線周波数部分からチャネルユニットへ初期にひかれた高容量バ
スは、一対の無線周波数ユニットとレーキブランチとの間に伸びるように限定さ
れている。その位置では、その容量要求は、必然的に前よりも小さくなる。
図の簡単な説明
以下では、添付図で示された例を参照して、より詳細に本発明を説明する。
図1は、従来技術に従う3セクターのダイバーシティ受信器を示す。
図2は、従来技術に従う受信器ユニットの構成のより詳細な図を示す。
図3は、セクター化されたセルを示す。
図4は、本発明に従う受信器の構成の一例を示す。
図5は、レーキ素子の構成の一例を示す。
図6は、合成及び復号手段の構成の一例を示す。
実施例の詳細
最初に、図3に示されるセクター化されたセルの一例を説明する。図は、3セ
クター302−306に分割されたカバレージ範囲を有する基地局300を示す
。各々のセクターは、それ自身の無線周波数ユニットによって対応される。加入
者機器308は、基地局300のエリア内にあると仮定する。加入者機器は、セ
クター302のエリア内にあるが、それは移動するにつれて、セクター302の
端の近くへ移動し、徐々にセクター306のエリアに移る。別のセクターへ動く
時、加入者機器は、異なるセクター間でハンドオフを実施しなければならず、一
般的に、このようなハンドオフは、ソフターハンドオフと呼ばれている。
図4は、本発明に従う基地局の受信器の構成を示すブロック図である。図に示
されている基地局は、図3で示される3セクターのセルに対応する。各々のセク
ターでは、アンテナダイバーシティ、すなわち、2つの受信アンテナが使用され
る。従って、図4の例の受信器は6個のアンテナを備える。アンテナ122、1
24は第1のセクターに対応し、アンテナ126、128及び130、132
は、第2及び第3のセクターにそれぞれ対応する。更に、受信器は、複数の無線
周波数ユニット100−110を備える。各々のアンテナは、別個の無線周波数
ユニットに接続され、その無線周波数ユニットは、信号を中間周波数及びデジタ
ル形式に変換する。
本発明によって提供される受信器では、各々のセクターの無線周波数ユニット
は、RXバスを経由して、複数のセクター特定の相関及びスペクトルアセンブリ
ング素子に接続される。第1のセクターでは、無線周波数ユニット100、10
2は、バス400によって、スペクトルアセンブリング素子406−410に接
続される。第2のセクターでは、無線周波数ユニット104、106は、バス4
02によって素子412−416に接続される。更に、第3のセクターでは、無
線周波数ユニット108、110は、バス404によって素子418−422に
接続される。このように、受信器は、別個の、セクター特定のレーキ素子を備え
る。従来技術の解決策では、そのレーキ素子は、チャネルユニットとに関して配
置されてきた。素子406−422は、セクター内で合成を実施する。素子の構
成を以下に説明する。この解決策のおかげで、各々のセクター特定のRXバス4
00−404上で要求される最大データ速度は、各々のセクター内の複数、一般
的には一対の無線周波数ユニットによって決定される。従って、バスのデータ速
度は、セクター数の増加に伴って変化しない。
更に、受信器は、セクターに共通な別個の合成及び復号手段428−432、
及び接続手段424を備える。その接続手段で、素子406−422の出力43
6−452は、合成及び復号手段428−432の入力454−458に供給さ
れる。合成及び復号手段428−432は、マクロダイバーシティ合成(そこで
は、合成されるべき信号は、セクター内のハンドオフのように、1よりも多くの
素子からである。)、信号の検知及び復号を行う。合成及び復号手段428−4
32の構成を、以下により詳細に説明する。
このように、接続手段424は、素子の出力信号436−452を、合成及び
復号手段に供給する。接続手段で、素子の出力を、合成及び復号手段428−4
32のいずれかの入力454−458に接続することができる。必然的に、素子
406−422の出力信号436−452のデータ速度は、無線周波数ユニッ
ト100−110の出力信号のデータ速度よりも小さい。バス上のサンプル速度
は、本発明の解決策において、拡散率まで減少する。従って、接続手段の実施は
、従来の受信器のRXバスの実施よりも容易である。本発明に従う受信器では、
有利な方法、例えば、交差接続マトリックスもしくは多重化バスによって、接続
手段を実施することができる。合成及び復号手段428−432の出力信号46
0−464は、伝送線アダプター434に供給され、そこから、信号は更に、受
信器の他の部分へ供給される。更に、受信器は、制御プロセッサー426を備え
、そのプロセッサーは、制御線427a−427cによって、受信器の異なる部
分の動作、例えば、接続手段424の動作を制御する。当然、当業者にっとては
明らかなように、本発明の受信器も、フィルターのような他の構成要素を備える
。しかし、これらの構成要素は、本発明には無関係なので、図4には示されてい
ない。
このように、本発明によって提供される方法では、信号の受信のためにセクタ
ー化された基地局の受信器は、複数経路伝播の信号成分を含む信号を受信する。
各々のセクター302−306では、1もしくは1よりも多くのアンテナで受信
された信号成分は、無線周波数ユニット100−110で、中間周波数及びデジ
タル形式に変換される。デジタル化された信号成分は、セクター特定の多重化バ
ス400−404によって、複数の復調及びスペクトルディスアセンブリング手
段406−422へ供給され、そこでは、各々の信号成分は、狭帯域形式に復調
されてアセンブルされる。
復調された信号成分436−452は、接続手段424によって、複数の受信
器特定の合成手段428−432へ供給され、そこでは、信号成分が、合成され
て検知される。
図5に示されるブロック図を参照して、スペクトルアセンブリング素子406
の一例の構成をより詳細に調べる。素子は、従来技術に従うチャネルユニットか
ら、信号合成までの構成要素を備える。素子の入力は、RXバス400の信号で
あり、信号は、多重化形式のセクターの無線周波数ユニットの出力を含む。素子
は、デマルチプレクシング手段200を備え、そのデマルチプレクシング手段は
、所望のサンプルを受信して、それを後続の復調手段202−206へ送る。復
調
手段の各々は、所望の信号成分を復調する。復調手段では、スペクトルは、受信
信号を拡散コードと相関させることによってアセンブルされ、それによって、信
号のサンプル速度は拡散率まで下げられる。それから、アセンブルされた信号を
復調する。IS-95 システムでは、アップリンク復調は、使用される直交シグナリ
ングが、Walsh-Hadamard変成器WHTで復号されることを意味する。すなわち、
入力信号と最も良く相関する信号が選定される。WHTは、6:64の比率に帯
域を狭める。WHTの選定された出力、すなわち、相関結果もまた、検知された
6ビットに関する品質情報を与える。このように、IS-95 スペクトルのアセンブ
リングは、受信信号を4チップで相関させて、WHTに供給されるべき1ビット
を得て、そして、WHTで、64Walsh チップで相関させて、検知された6ビッ
トを得ることによって実施される。本ユニットはまた、後続の探索器ブランチ2
08を備え、その探索器ブランチは、受信信号中の好ましい信号成分を探す。本
ユニットは更に、制御手段214を備え、その制御手段は、他の構成要素の動作
を制御する。一般的に、制御手段214は、汎用もしくは信号プロセッサーによ
って実施される。制御信号427aは、全受信器の制御ユニットから制御手段2
14へ供給される。
探索器ブランチ208は、所定の時間枠に受信された信号中で、所定の拡散コ
ードによって多重化された信号を探し、それらの強度を測定する。所定の閾値よ
りも強い成分を見つけた後、探査器ブランチは、制御ユニット214に通知する
。その制御ユニットは、必要であれば、復調ブランチ202−206のうちの1
つに、見つけられた成分を受信するように命令する。復調手段202−206の
出力は、コンバイナ210に供給され、そのコンバイナは、異なる信号成分を合
成するのが好ましい。入力400は、1セクターの無線周波数ユニットからの信
号であるので、合成された信号436は、1セクターだけから受信された信号成
分を含むことができる。
以下では、図6のブロック図を参照して、合成及び復号手段428の一例の構
成をより詳細に調べる。合成及び復号手段428−432は、従来技術に従うチ
ャネルユニットからの信号合成及び復号部分を備える。合成及び復号手段428
は、接続手段424から得られた信号であり、その信号は、素子406−422
から得られ、同一の送信機から送られた信号成分を含む。各々の合成及び復号手
段は、1もしくは1よりも多くのセクターから受信された1ユーザーの信号を処
理する。どのセクターがどの瞬間にアクティブであるかに応じて、各々の特定の
場合に使用されるレーキ素子は変わっても良い。第1に、信号は、合成手段60
0に供給され、その合成手段では、異なるセクターから得られた信号は、従来技
術から既知である合成方法を使用して合成されるのが好ましい。もし、信号が同
一のセクターからであるならば、当然、合成は不要である。何故ならば、セクタ
ー内の合成は、レーキ素子で既に実施されているからである。各々のセクターの
信号に関する品質情報を計算して、信号の後の合成を最適化することも可能であ
る。
合成された信号は復号手段602へ供給され、その復号手段では、信号は復号
され、既知の検知方法で検知される。そして、その復号手段から、信号460は
、受信器の他の部分へ更に供給される。合成及び復号手段600−602をどち
らも、信号もしくは汎用プロセッサー、或いは、別個の構成要素を使用する既知
の方法によって実施することができる。
本発明を、添付図で示された例を参照して上記に説明したけれども、本発明を
、その特定の例に限定することなく、添付の請求の範囲に示された本発明の思想
の範囲内で、多くの方法で変更できることは理解されるべきである。
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TT,UA,UG,US,UZ,VN,YU,ZW
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.基地局のサービスエリアは、1もしくは1よりも複数のセクターに分割され 、受信器は、各々のセクター用の複数の無線周波数ユニット、バスによって無線 周波数ユニットに接続された相関及びスペクトルアセンブリング手段、全てのセ クターに共通な複数の検知及び復号手段を備え、検知及び復号手段は、接続手段 で、異なるセクターの相関及びスペクトルアセンブリング手段に接続されている ような拡散スペクトルシステム内の基地局の受信器。 2.基地局のサービスエリアは、1もしくは1よりも多くのセクターに分割され 、各々のセクターは1もしくは1よりも複数の無線周波数ユニットによって対応 され、無線周波数ユニットは、アンテナで受信された信号を、中間周波数に変換 する手段、中間周波数の信号をサンプリングして、デジタル形式に変換する手段 を備え、デジタル化された信号は、セクター特定の多重化バスで、各々のユニッ トから複数のセクター特定の相関及びスペクトルアセンブリング手段に供給され 、相関及びスペクトルアセンブリング手段の各々は、接続手段によって、全ての セクターに共通な複数の検知及び復号手段に接続されているような拡散スペクト ルシステムで使用される基地局の受信器。 3.接続手段は、交差接続マトリックスで実施されるような請求項1もしくは請 求項2に記載の受信器。 4.接続手段は、多重化バスで実施されるような請求項1もしくは請求項2に記 載の受信器。 5.受信器は更に、異なるセクターの無線周波数部分によって、1台の同一の受 信器から受信された信号成分を、接続手段で、検知及び復号手段へ導くようにさ れた制御手段を含むような請求項2に記載の受信器。 6.基地局のサービスエリアは1もしくは1よりも多くのセクターに分割され、 信号は、複数経路伝播の信号成分を含むような拡散スペクトルシステムの基地局 の受信器において信号を受信する方法であり、 各々のセクター内の1もしくは1よりも多くのアンテナで受信された信号成 分を、中間周波数及びデジタル形式に変換するステップと、 セクター特定の多重化バスで、デジタル化された信号成分を、複数の相関及びス ペクトルアセンブリング手段に供給し、相関及びスペクトルアセンブリング手段 において、各々の信号成分を、狭帯域形式に復調してアセンブルするステップと 、 復調された信号成分を、接続手段で、複数の受信器特定の合成手段に供給し 、合成手段において、異なるセクターから得られた信号成分を合成して検知する ステップとを備えるような方法。 7.復調された信号成分は、交差接続マトリックスで、複数の受信器特定の合成 手段に供給されるような請求項6に記載の方法。 8.復調された信号成分は、多重化バスで、複数の受信器特定の合成手段に供給 されるような請求項6に記載の方法。 9.各々の受信器特定の合成手段は、1台の同一の送信機から受信された信号成 分を処理するような請求項6に記載の方法。
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