JP2003501971A - 変化する干渉環境におけるビーム形成のための装置および方法 - Google Patents

変化する干渉環境におけるビーム形成のための装置および方法

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Abstract

(57)【要約】 スマート・アンテナ・アレイを含み、適応的に送信信号を生成し、受信信号を処理するための装置および方法を提供する。この処理は、第１および第２のセットの受信データ（２０５）および基準信号を、干渉環境に従って組み込む。次いで、システムが第１および第２のセットの受信データ（２０５）を、基地局によって使用された送信重み（２３７）を修正するために結合する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （発明の分野） 本発明は、無線通信システムの分野に関し、より詳細には、送信信号の形成お
よび受信信号の処理を、変化する干渉環境を考慮するように、アンテナ素子のア
レイを含む受信または送信通信局におけるアンテナ素子のビーム整形特性を変更
することによって改良するための装置および方法に関する。
【０００２】 （背景） 多数のアンテナが装備された通信局（たとえば、基地局）において適応スマー
ト・アンテナ処理を使用すると、サブスクライバ・ユニットから通信局へ通信中
であるときに（すなわち、アップリンクにおいて）干渉を除去するか、あるいは
、通信局からサブスクライバ・ユニットへ通信中であるときに（すなわち、ダウ
ンリンクにおいて）電力を空間的あるいは時空的に選択的な方法において送達す
ることができる。スマート・アンテナ通信システムは線形空間処理を、アップリ
ンク通信中に受信された信号の適応スマート・アンテナ処理の一部として使用す
ることができる。この状況において、振幅および位相の調整が、通常はベースバ
ンドにおいて、アンテナ・アレイ素子で受信された各信号に適用されて、関心の
ある信号が選択（すなわち、好ましくは受信）されるが、関心のないいかなる信
号または雑音（すなわち、干渉）も最小化される。このような振幅および位相の
調整を、複素数の値の重みである受信重みによって記述することができ、アレイ
のすべての素子のための受信重みを、複素数の値のベクトルである受信重みベク
トルによって記述することができる。
【０００３】 類似の方法で、基地局から遠隔の受信側に送信されたダウンリンク信号を、通
常は必ずしもベースバンドにおいてではなく、アンテナ・アレイの各アンテナに
よって送信される信号の振幅および位相を調整することによって形成することが
できる。このような振幅および位相の制御を、複素数の値の重みである送信重み
によって記述することができ、アレイのすべての素子のための重みを、複素数の
値のベクトルである送信重みベクトルによって記述することができる。いくつか
のシステムでは、受信（および／または送信）重みが時間処理項を含み、このよ
うな場合、受信（および／または送信）重みを周波数の関数にして周波数領域に
適用することができるか、あるいは同等に、重畳カーネルの形式において適用さ
れた時間の関数にすることができる。別法として、各重畳カーネル自体を１セッ
トの複素数によって記述することができ、重畳カーネルのベクトルを複素数の値
の重みベクトルとして書き直すことができるようにし、これは、Ｍ個のアンテナ
があり、各カーネルがＫ個のエントリを有する場合に、ＫＭエントリのベクトル
となる。
【０００４】 基地局が動作中であるＲＦ環境（すなわち、通信システムおよび干渉のソース
のユーザの数と場所、物理的伝播環境、および送受信システムの状態）は、通信
システムの使用中に動的に変化する可能性がある。このような状況では、適応ス
マート・アンテナ処理システムを使用してシステムの処理戦略を修正し（たとえ
ば、適用される重みを修正する）、送信ビームを形成し、受信信号を処理して変
化を補償することができる。これにより、信号送信および受信信号処理オペレー
ションを、オペレーション環境における変化を反映するように適合させる方法が
得られる。
【０００５】 通信システムの信号送信および受信信号処理特性を修正するための１つの手法
は、トレーニング信号の送信を使用し、これは先に受信側で知られているもので
ある。知られているデータの形式を、それが受信されたときに検査することによ
って、受信側はユーザおよび干渉側の空間または時空シグネチャを推定すること
ができる。これは、シグネチャ推定によりダウンリンクおよびアップリンクの重
みの計算が容易になるので、有用である。受信空間シグネチャは、どのように基
地局アレイが、いかなる干渉または他のサブスクライバ・ユニットもない状態で
特定の遠隔（たとえば、サブスクライバ）ユニットから信号を受信するかを特徴
付ける。特定のユーザの送信空間シグネチャは、どのようにこの遠隔ユーザが、
いかなる干渉もない状態で基地局から信号を受信するかを特徴付ける。Ｂａｒｒ
ａｔｔ他の「ＳＰＥＣＴＲＡＬＬＹ ＥＦＦＩＣＩＥＮＴ ＨＩＧＨ ＣＡＰＡ
ＣＩＴＹ ＷＩＲＥＬＥＳＳ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭＳ」
という名称の米国特許第５，５９２，４９０号、およびＯｔｔｅｒｓｔｅｎ他の
「ＳＰＥＣＴＲＡＬＬＹ ＥＦＦＩＣＩＥＮＴ ＨＩＧＨ ＣＡＰＡＣＩＴＹ
ＷＩＲＥＬＥＳＳ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭＳ ＷＩＴＨ
ＳＰＡＴＩＯ−ＴＥＭＰＯＲＡＬ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ」という名称の米国特
許第５，８２８，６５８号を参照されたい。これらはいずれも本発明の譲受人に
譲渡されており、これらの内容が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００６】 通信システムの信号送信および受信信号処理特性を修正するもう１つの方法は
、無音期間を、送信信号において知られている位置に挿入することに基づいてい
る。これは、この間隔中に受信された他のすべての信号エネルギーが干渉を構成
すると仮定され、したがってオペレーション環境の特性を表すので有用である。
Ｙｕｎ他の「ＡＤＡＰＴＩＶＥ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＣＨＡＮＮＥＬ ＡＳ
ＳＩＧＭＥＮＴ ＩＮ Ａ ＣＥＬＬＵＬＡＲ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ
ＳＹＳＴＥＭ」という名称の米国特許出願第０８／７２９，３８７号を参照され
たい。これは本発明の譲受人に譲渡されており、この内容が参照により本明細書
に組み込まれる。
【０００７】 したがって、トレーニング・シーケンスおよび無音期間の手法は共に、知られ
ている特性を有するデータを１セットのデータに挿入し、次いでこの知られてい
るデータ（またはその欠如）が所望の環境を介した伝播後にどのように現れるか
を観察することを含む。次いで、知られている送信データおよび受信データの形
式の間の差異が使用されて、環境の特性が推定され、知られていない受信データ
の処理が改良される。これらの手法は共に有用であるが、これらには著しい欠点
があり、これは両方の方法が信号上で貴重なスペクトル・バンド幅を消費し、こ
れらが実際のデータを搬送しないからである。さらに、これらの方法には制限が
あり、これはスペクトル的かつ時間的にトレーニング・データまたは無音期間と
重なり合う干渉を識別するための信頼性しかないからである。
【０００８】 いわゆる「ブラインド」方法も知られており、送信信号の形成および受信信号
の処理を改良するために使用される。このような方法は、幾何伝播モデル、サイ
クロステーショナリティ（ｃｙｃｌｏ−ｓｔａｔｉｏｎａｒｉｔｙ）、一定エン
ベロープまたは有限アルファベットなど、受信信号の１つまたは複数の特性を使
用して、所望のユーザ信号を干渉から分離する。次いで、結果として生じる推定
信号および特性のためのパラメータが使用されて、アップリンクおよびダウンリ
ンク信号処理戦略が公式化される。ブラインド方法は干渉環境における変化にロ
バストに応答することができるが、これらの方法は、高い計算的負担、その上で
干渉環境が実質的に一定のまま残る大量のデータの必要性、および「関連付け問
題」を欠点として持つ。後者の問題は、受信データにおいて存在する通信波形の
どれが関心のある信号であり、どれが干渉側によって生成されるものであるかを
決定することを必然的に伴う。
【０００９】 ブラインド重み決定方法は通常反復的である。いかなる反復的方法の収束の速
度も、通常は、反復的方法における重みのために使用された初期値の質に依存す
る。１つの共通の手法は、先に決定された重みの値を使用することである。高速
に変化する干渉環境では、このような重みのセットの質が、このセットが決定さ
れたときから著しく低下される可能性がある。
【００１０】 したがって、当技術分野において、送信あるいは受信された信号を処理するた
めの知られている方法の制限を克服して、オペレーション環境における変化を考
慮するための装置および方法のための必要性がある。これに関しては、トレーニ
ング・データを必要としない装置および方法を有することが望ましい。適度なデ
ータ計算要件を有し、干渉環境における大きい変化に対しても高速かつロバスト
に応答することができる装置および方法を有することも望ましい。反復的戦略決
定のための初期状態として使用することができる処理戦略を、高速に計算するこ
とができる方法を有することも望ましい。
【００１１】 （概要） 本発明は、スマート・アンテナ素子を含む通信システムにおいて、適応的に送
信信号を生成し、受信信号を処理するための装置および方法を対象とする。本発
明は特に、適応アンテナ・アレイおよび適応スマート・アンテナ信号処理を利用
して遠隔ユニットと通信する基地局での使用によく適合され、本発明はスマート
・アンテナ・アップリンクまたはダウンリンク処理戦略、たとえば、複数のアン
テナ素子によって受信あるいは送信された信号に適用される受信または送信また
は重みを修正するために使用される。発明の技術を使用して、１つまたは複数の
干渉側に向けられた１つまたは複数のアンテナ・ビーム・ヌルを追加して、通信
基地局と遠隔サブスクライバ・ユニットの間の通信を容易にすることができる。
【００１２】 受信信号を処理するとき、本発明の一態様は、トレーニングまたは他の特性情
報が知られていない第２のセットの信号についての情報を、このような特性情報
が知られている第１のセットの信号についての情報に、処理スキームを実行する
前に組み込むことによって、既存の処理スキームを修正する。この手法を使用し
て、複数の各アンテナ素子から受信された信号に適用された受信処理戦略を、変
化する干渉環境の存在を考慮するように修正することができる。たとえば、線形
スマート・アンテナ処理では、この手法を使用して、複数の各アンテナ素子から
受信された信号に割り当てられた相対的な重みを決定する受信重みを、変化する
干渉環境の存在を考慮するように修正することができる。これにより、第２のセ
ットのデータによって提供された追加の情報に基づいた受信処理戦略（たとえば
、受信重み）の適応的な更新が可能となり、全体の処理スキームを第２のセット
のデータに適用することに基づいて処理戦略（たとえば、受信重み）を決定する
ために必要とされるよりも速く、少ない計算リソースにより達成することができ
る。加えて、送信および受信環境の間のいくつかの関係を仮定すると、本発明を
使用して、基地局によって使用された送信処理戦略（たとえば、送信重み）を修
正することもできる。たとえば、アップリンクおよびダウンリンク周波数が同じ
であるシステムでは、相互関係を仮定することができる。アップリンクおよびダ
ウンリンク周波数が、特定の遠隔ユーザとの通信について異なるシステムでは、
より複雑な関係を、たとえば到着の方向を使用して決定する必要がある可能性が
ある。
【００１３】 したがって、本発明の一態様は、通信システムを操作する方法であって、これ
は、基地局および１つまたは複数の遠隔ユニットを含み、既存のアップリンク処
理方法（たとえば、線形処理の場合、改良されたセットのアップリンク重み）ま
たはダウンリンク処理方法（たとえば、ダウンリンク重みのセット）が修正され
て、干渉環境が時間により変化するときにシステム・オペレーションが改良され
る。詳細には、戦略または重みを過去の信号から計算するためのいずれかの方法
が与えられると、本発明の一実施形態は、この方法が実行される前に、現在の信
号のスケーリングされたバージョンを過去の信号に追加することによって、この
方法を修正することを含む。これは現在の信号からの情報を処理スキームに導入
し、重みの更新を最小限の計算リソースにより可能にする。他の修正も可能であ
り、これはたとえば、共分散行列に基づいた方法において共分散行列を修正する
ことによる。このような修正は、現在のデータにおいてのみ現れ、過去にはない
干渉を除去することで効果的であるが、同時に元の修正されていない方法と比較
可能な性能を維持する。
【００１４】 計算された改良戦略を、反復的な重み決定方法のための初期状態として使用す
ることもできる。
【００１５】 本発明は、知られている方法の制限を克服し、既存のアップリンクまたはダウ
ンリンク処理方法のためのアンテナ素子ビームを変更するために（たとえば、ビ
ーム・ヌルを追加するために）、トレーニング・データまたは他の基準信号決定
が現在のデータにおいて必要とされず、計算要件が適度であり、この方法が干渉
環境における大きい変化に対しても高速かつロバストに応答する。多数の場合で
は、本発明を、小さい修正を既存のシステムに行うだけで実施することができ、
変化する干渉環境における性能を向上させるが、環境が静的なときは性能にごく
わずかな影響しか与えない。最後に、本発明は、送信および受信周波数が同じで
あるＴＤＤシステムにも、送信および受信周波数が特定の遠隔ユニットとの通信
について異なるＦＤＤ（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｏｍａｉｎ ｄｕｐｌｅｘｉｎ
ｇ）システムにも適用可能である。
【００１６】 本発明は、本発明の好ましい実施形態の説明からより完全に理解されよう。し
かし、本発明の好ましい実施形態の説明は、本発明を特定の実施形態に限定する
ように解すべきではなく、説明のためのものであり、本発明の装置おび方法のよ
り良い理解を提供するためのものである。この好ましい実施形態は、添付の図を
参照することでより良く理解することができる。
【００１７】 （好ましい実施形態の詳細な説明） 適応スマート・アンテナ処理 本発明は、干渉環境の変化の存在を考慮に入れる目的で、送信済み信号を定義
し、または受信済み信号を処理するために通信局によって使用される送信重みま
たは受信重みに警報を出すための処理方法と、それを実装するための装置を対象
とする。本発明は、受信機、アンテナのアレイ、および受信済み信号の適応スマ
ート・アンテナ処理のための手段を含む通信局で実装することができる。本発明
は、送信機、アンテナのアレイ、および送信済み信号の適応スマート・アンテナ
処理のための手段を含む通信局でも実装することができる。好ましい実施形態で
は、この通信局は、トランシーバと、アップリンクおよびダウンリンク適応スマ
ート・アンテナ処理を共に実装する機能とを含む。
【００１８】 加入者（遠隔）ユニットから信号を受信するとき、各アンテナ・アレイ素子に
よって受信される信号は、適応スマート・アンテナ処理要素によって組み合わさ
れ、サブスクライバ・ユニットから受信される信号の推定が提供される。好まし
い実施形態では、スマート・アンテナ処理は線形空間処理を含む。この線形空間
処理では、アンテナ素子から受け取る複素数の値の（すなわち、同相Ｉ成分およ
び直角位相Ｑ成分を含む）信号がそれぞれ、重み係数によって振幅および位相で
重み付けされ、次いでその重み付け信号が合計されて、信号推定が提供される。
次いで、適応スマート・アンテナ処理方式（すなわち、戦略）を、１組のアンテ
ナ素子ごとの複素数の値の重みによって記述することができる。Ｍをアンテナ素
子の数として、これらの複素数の値の重みを、Ｍ個の要素の単一の複素数の値の
ベクトルとして記述することができる。したがって、線形の場合、スマート・ア
ンテナ処理は１組の重みを決定するよう設計され、その結果、重みとアンテナ素
子信号の積の和により、ある規定された「推定品質」尺度を満たす遠隔ユーザが
送信した信号の推定が提供される。
【００１９】 この適応スマート・アンテナ処理の表現は、各アンテナ素子での信号が振幅お
よび位相で重み付けされるのではなく、一般に時間均化の目的で複素数の値のフ
ィルタによってフィルタ処理される空間時間処理を含むように拡張することがで
きる。このような方法では、各フィルタは、複素数の値の伝達関数または回旋関
数（ｃｏｎｖｏｌｖｉｎｇ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）によって記述することができる
。次いで、すべての要素の適応スマート・アンテナ処理を、Ｍ個の複素数の値の
回旋関数の、複素数の値のＭベクトルによって記述することができる。
【００２０】 受信済み信号を処理する際に適用すべき重みづけベクトルを決定するためのい
くつかの方法が周知である。これらの方法には、サブスクライバ・ユニットから
の信号の到着方向を決定する方法と、サブスクライバ・ユニットの空間特徴また
は時空（ｓｐａｔｉｏ−ｔｅｍｐｏｒａｌ）特徴、例えば空間または時空シグネ
チャを使用する方法とが含まれる。例えば、本発明の譲受人に譲渡された、Ｒｏ
ｙ他の、「ＳＰＡＴＩＡＬ ＤＩＶＩＳＩＯＮ ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＡＣＣＥＳ
Ｓ ＷＩＲＥＬＥＳＳ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ」という名
称の米国特許第５５１５３７８号および５６４２３５３号を参照されたい。到着
の方向を使用する方法に関して、この特許の内容を参照により本明細書に組み込
む。上記で引用した、空間および時空シグネチャを使用する方法に関する米国特
許第５５９２４９０号および第５８２８６５８号も参照されたい。
【００２１】 「ブラインド」方法は、信号自体から重みを決定するが、トレーニング信号ま
たは無音期間などの先験的な知識を使用しない。すなわち、どの重みが周知のシ
ンボル・シーケンスを最良に推定するかを判定しない（または期間無音の場合、
周知のシーケンスが無い）。このようなブラインド方法は、一般に、サブスクラ
イバ・ユニットによって送信される信号のある周知の特徴を使用し、推定される
信号がこの特性を有するように制約することによって、使用するのに最良な受信
重みを決定する。したがってこのようなブラインド方法は、特性復元方法と呼ば
れる。
【００２２】 特性復元方法は、２つのグループに分類することができる。単純特性復元方法
は、例えば復調し、次いで再変調することによって、変調受信済み信号を完全に
再構築することなく１つまたは複数の特性を復元する。より複雑な復元方法は、
一般に受信済み信号の再構築に依拠する。
【００２３】 特性復元方法は、必要な特性に制約される信号（「基準信号」）を決定し、次
いで、参照信号が遠隔ユーザによって送信される場合に、受信アレイのアンテナ
素子での信号が実際に受信される信号に許容できる程度に「近く」なるように、
基準信号に対応する１組の重みを決定する。単純復元方法の一例は、定率（ｃｏ
ｎｓｔａｎｔ ｍｏｄｕｌｕｓ）（ＣＭ）方法であり、この方法は、例えば位相
変調（ＰＭ）、周波数変調（ＦＭ）、位相シフト・キーイング（ＰＳＫ）、およ
び周波数シフト・キーイング（ＦＳＫ）を含む、定率を有する変調方式を使用す
る通信システムに適用可能である。このＣＭ方法は、非ＣＭ信号に適用可能であ
ることも示されている。他の部分特性復元技法には、信号のスペクトル自己コヒ
ーレンスなどの信号のスペクトル特性を復元する技法が含まれる。
【００２４】 「決定指向」（Ｄｅｃｉｓｉｏｎ ｄｉｒｅｃｔｅｄ）（ＤＤ）方法は、受信
済み信号のシンボル決定を行う（例えば復調する）ことによって基準信号を構築
する。このような決定指向方法は、送信済みサブスクライバ・ユニット信号の変
調方式が周知であるという事実を使用し、次いで必要な変調方式の特徴を有する
ように制約される信号（基準信号）を決定する。このような場合、基準信号生成
プロセスは、シンボル決定を行うことを含む。基準信号を生成し、遠隔ユーザに
よって装置された場合に、実際に受信される信号に許容できる程度に「近い」ア
レイのアンテナ素子で信号を生成する重みが決定される。例えば、Ｂａｒｒａｔ
ｔ他の、「ＭＥＴＨＯＤ ＆ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＤＥＣＩＳＩＯＮ
ＤＩＲＥＣＴＥＤ ＤＥＭＯＤＵＬＡＴＩＯＮ ＵＳＩＮＧ ＡＮＴＥＮＮＡ
ＡＲＲＡＹＳ ＆ ＳＰＡＴＩＡＬ ＰＲＯＣＥＳＳＩＯＮＧ」という名称の
米国特許出願第０８／７２９３９０号、Ｐｅｔｒｕｓ他の、「ＭＥＴＨＯＤ Ｆ
ＯＲ ＲＥＦＥＲＥＮＣＥ ＳＩＧＮＡＬ ＧＥＮＥＲＡＴＩＯＮ ＩＮ ＴＨ
Ｅ ＰＲＥＳＥＮＣＥ ＯＦ ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ ＯＦＦＳＥＴＳ ＩＮ Ａ
ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＳＴＡＴＩＯＮ ＷＩＴＨ ＳＰＡＴＩＡＬ
ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ」という名称の米国特許第０９／１５３１１０号を参照さ
れたい。これらは共に本発明の譲受人に譲渡されており、これらの内容を、決定
指向重み決定方法を使用するシステムの記載に関して、参照により本明細書に組
み込む。
【００２５】 前で触れたように、トレーニング・データ、すなわちそのシンボルが先験的に
周知であるデータを使用する重み決定方式も周知である。次いで、このトレーニ
ング・データ（場合によって、タイミング・オフセットまたは周波数オフセット
、あるいはその両方が適用される）が基準信号として使用され、スマート・アン
テナ処理戦略（例えば、重み）が決定される。したがって、基準信号ベースの方
法は、基準信号がトレーニング・データを含むケース、基準信号が送信済み信号
のある特性を有するように制約された信号を含むケース、および基準信号がシン
ボル決定を行うことに基づいて信号を構築することを含むケースを含む。
【００２６】 非線形アップリンクおよびダウンリンク処理戦略も周知である。アップリンク
方向では、このような方法は、一般に、通信局のアンテナ素子で受信される１組
の信号から所望の遠隔ユーザによって送信されたシンボルの推定を決定するため
の復調および動作を含む。このような処理方式の周知の一例は、ブランチ・メト
リックを使用するＶｅｔｅｒｂｉアルゴリズムに基づく。これに関して、本発明
は、重み決定を含む線形空間方法および時空方法に限定されず、重みの決定を必
ずしも含まないＶｉｔｅｒｂｉアルゴリズムおよびブランチ・メトリックに基づ
く非線型方法などの非線型方法にも同様に適用可能であることに留意されたい。
【００２７】 上記の戦略計算方法は以下の要素を共通に有する。すなわち、これらの方法は
、周知または決定された基準信号の使用を含み、受信済み信号データを処理する
ことに基づいて戦略を決定し、かつ動作環境の１つまたは複数の態様、例えば、
干渉する送信機の位置、数、および特徴、チャネルの特徴などを考慮に入れる。
本明細書ではこのような動作環境を干渉環境と呼び、本明細書ではこのような戦
略決定方法を「干渉緩和」重み決定方法と呼ぶ。
【００２８】 理論的には、適応スマート・アンテナ処理により、複数の通信リンクが単一の
「従来型」通信チャネル中に存在することが、従来型チャネルを共有するサブス
クライバ・ユニットが空間的に（または時空的に）分解することができる限りに
おいて可能となる。従来型チャネルは、周波数分割多重アクセス（ＦＤＭＡ）シ
ステム中の周波数チャネル、時間分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）システム中の時
間スロット（このシステムは通常ＦＤＭＡも含むので、従来型チャネルは時間ス
ロットおよび周波数スロットである）、およびコード分割多重アクセス（ＣＤＭ
Ａ）システム中のコードを含む。次いで、従来型のチャネルは１つまたは複数の
「空間」チャネルに分割されると言われ、従来型チャネルあたり複数の空間チャ
ネルが存在するときに、この多重化は、空間分割多重アクセス（ＳＤＭＡ）と呼
ばれる。本明細書では、ＳＤＭＡは、従来型チャネルあたり１つの空間チャネル
、および複数の空間チャネルのどちらも用いる適応スマート・アンテナ処理の可
能性を含むように使用される。
【００２９】 基地局アーキテクチャ 本発明の方法および機器の好ましい実施形態は、通信受信機、具体的には、ア
ンテナ・アレイ中にＭ個のアンテナ素子を有する、図１に示すようなパーソナル
・ハンディフォン・システム（ＰＨＳ）ベースのアンテナ−アレイ通信局（トラ
ンシーバ）中に実装される。ＰＨＳ規格は、例えば電波産業会（ＡＲＩＢ、日本
）の予備規格、第２版、ＲＣＲ ＳＴＤ−２８に記載されており、変形形態が、
ＰＨＳ Ｍｅｍｏｒａｎｄｕｍ ｏｆ Ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ Ｇｒｏｕ
ｐ（ＰＨＳ ＭｏＵ−ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｐｈｓｍｏｕ．ｏｒ．ｊｐを参照
）の技術規格に記載されている。本発明の好ましい実施形態を、一方ではＭ＝４
の低移動度ＰＨＳシステムに照準を当て、他方ではＭ＝１２の無線ローカル・ル
ープ（ＷＬＬ）システムに照準を当てる、図１の通信局の２つのバージョンで実
装することができる。
【００３０】 図１に示すのと同様のいくつかの要素を有するシステムを従来技術とすること
ができるが、本発明の方法を実装することができる要素１３１および１３３を有
する図１のシステムなどのシステムは従来技術ではない。本発明は、ＰＨＳエア
・インターフェースまたはＴＤＭＡシステムを使用することに制限されず、ＩＳ
−９５エア・インターフェースを使用するＣＤＭＡシステムと、共通ＧＳＭエア
・インターフェースを使用するシステムとを含む適応スマート・アンテナ処理手
段を含むどんな通信受信機の一部としても使用することができることに留意され
たい。
【００３１】 図１のシステムでは、送受信（「ＴＲ」）スイッチ１０７は、Ｍアンテナ・ア
レイ１０３と、送信エレクトロニクス１１３（１つまたは複数の送信信号プロセ
ッサ１１９およびＭ個の送信機１２０を含む）および受信エレクトロニクス１２
１（Ｍ個の受信機１２２および１つまたは複数の受信信号プロセッサ１２３を含
む）の両方との間に接続される。スイッチ１０７は、送信モードの際にはアンテ
ナ・アレイ１０３の１つまたは複数の要素を送信エレクトロニクス１１３に、受
信モードの際には受信エレクトロニクス１２１に選択的に接続するために使用さ
れる。スイッチ１０７の２つの可能な実装は、周波数分割二重（ＦＤＤ）システ
ム中の周波数送受切換器、および時間分割二重（ＴＤＤ）システム中の時間スイ
ッチである。
【００３２】 本発明の好ましい実施形態のＰＨＳ形成はＴＤＤを使用する。送信機１２０お
よび受信機１２２は、アナログ・エレクトロニクス、デジタル・エレクトロニク
ス、またはその２つの組み合わせを使用して実装することができる。受信機１２
２の好ましい実施形態は、信号プロセッサ１２３に供給されるデジタル化信号を
生成する。信号プロセッサ１１９および１２３は、本発明の方法を実装するため
にソフトウェアおよび／またはハードウェアを組み込み、静的（常に同じ処理ス
テージ）、動的（所望の指向性に応じて処理を変更する）、またはスマート（受
信済み信号に応じて処理を変更する）とすることができる。本発明の好ましい実
施形態では、プロセッサ１１９および１２３はアダプティブである。信号プロセ
ッサ１１９および１２３は、受信および送信のための異なるプログラミングを有
する同一のＤＳＰ装置、または異なる装置、あるいはある機能に関しては異なり
、他の機能に関しては同一である装置とすることができる。この実施形態では、
要素１３１および１３３は、それぞれダウンリンクおよびアップリンク処理に関
する本発明の方法を実装するためのものであり、処理方法を実装すためのプログ
ラミング命令を含む。
【００３３】 図１は、同一の受信および送信の両方について同一のアンテナ素子を使用する
トランシーバを示すが、送受信のための別々のアンテナを使用することもでき、
かつ受信または送信だけができる、あるいは送受信をすることができるアンテナ
を適応スマート・アンテナ処理で使用できることは明らかであることに留意され
たい。
【００３４】 このＰＨＳシステムは、真時間分割二重（ｔｒｕｅ ｔｉｍｅ ｄｉｖｉｓｉ
ｏｎ ｄｕｐｌｅｘ）（ＴＤＤ）を有する８スロット時間分割多重アクセス（Ｔ
ＤＭＡ）システムである。したがって、８つの時間スロットは、４つの送信（Ｔ
Ｘ）時間スロットおよび４つの受信（ＲＸ）時間スロットに分割される。これは
、どの特定のチャネルに対しても、受信周波数が送信周波数と同一であることを
意味する。これは、受信時間スロットと送信時間スロットの間のサブスクライバ
・ユニットの最小の運動を仮定して、相互関係、すなわちダウンリンク（基地局
からユーザの遠隔端末へ）およびアップリンク（ユーザの遠隔端末から基地局へ
）についての伝播経路が共に同じであることも意味する。好ましい実施形態で使
用されるＰＨＳシステムの周波数バンドは、１８９５〜１９１８．１ＭＨｚであ
る。８つの時間スロットはそれぞれ、６２５マイクロ秒長である。このＰＨＳシ
ステムは、その上で呼出し初期化が行われる制御チャネルのための、専用の周波
数および時間スロットを含む。リンクが確立された後、呼出しが定期的な通信の
ためのサービス・チャネルに渡される。通信はどのチャネルでも、「フル速度」
と呼ばれる毎秒３２ｋビット（ｋｐｂｓ）の速度で行われる。フル速度未満の通
信も可能であり、フル速度未満の通信を組み込むために、本明細書で説明する実
施形態を修正する方法の詳細は当業者には明らかであろう。
【００３５】 好ましい実施形態で使用されるＰＨＳでは、バーストは、単一時間スロットの
間にエアを介して送受信される有限期間ＲＦ信号として定義される。グループは
、１組の４つのＴＸおよび４つのＲＸ時間スロットとして定義される。グループ
は常に第１ＴＸ時間スロットで始まり、その時間枠は８×０．６２５＝５ｍｓｅ
ｃである。
【００３６】 このＰＨＳシステムは、ベースバンド信号に対して（π／４微分４次（または
直角位相）位相ずれキーイング（π／４ ＤＱＰＳＫ））変調を使用する。ボー
・レートは１９２ｋボーである。したがって毎秒１９２０００個のシンボルが存
在する。
【００３７】 図２は、本発明の方法を実装するための１組の命令を実行することができる信
号プロセッサを含むトランシーバのより詳細なブロック図である。これは図１の
システムの低移動度ＰＨＳシステムでの使用に適したバージョンである。図２で
は、複数のＭ個のアンテナ１０３が使用され、この場合Ｍ＝４である。より多く
の、または少ないアンテナ素子を使用することもできる。アンテナの出力は、送
受切換器スイッチ１０７に接続される。送受切換器スイッチ１０７はこのＴＤＤ
システムでは時間スイッチである。受信時には、アンテナ出力はスイッチ１０７
を介して受信機２０５に接続され、ＲＦ受信機モジュール２０５によって搬送波
周波数（約１．９ＧＨｚ）から中間周波数（「ＩＦ」）にアナログでミックスダ
ウンされる。次いでこの信号は、Ａ−Ｄ変換器（「ＡＤＣ」）によってデジタル
化（サンプリング）される。次いでこの結果は、デジタル・ダウンコンバータ２
１３によってダウンコンバートされ、４倍にオーバサンプリングされた複素数の
値の（位相Ｉおよび直角位相Ｑ）サンプリング信号が生成される。したがって、
要素２０５、２０９、および２１３は、図１の受信機１２２で見つけることがで
きる要素に対応する。Ｍ個の受信時間スロットごとに、Ｍ個のアンテナからのＭ
個のダウンコンバートされた出力が、次の処理のためにデジタル信号プロセッサ
（ＤＳＰ）装置２１７（以下では「時間スロット・プロセッサ」と呼ぶ）に供給
される。好ましい実施形態では、市販のＤＳＰデバイスは、受信時間スロットご
と、空間チャネルごとに１つ、時間スロット・プロセッサとして使用される。
【００３８】 時間スロット・プロセッサ２１７はいくつかの機能を実行し、その機能は、以
下を含むことができる。受信済み信号出力の監視、周波数オフセット推定／補正
およびタイミング・オフセット推定／補正、スマート・アンテナ処理（本発明に
より、特定の遠隔ユーザからの信号を決定するために、アンテナ素子ごとの受信
重みを決定することを含む）、および決定した信号の復調である。図２の実施形
態での各時間スロット・プロセッサ２１７で実装される、本発明のアップリンク
処理方法のバージョンをブロック２４１として示す。
【００３９】 時間スロット・プロセッサ２１７の出力は、Ｍ個の受信時間スロットごとの復
調データ・バーストである。このデータは、その主な機能がシステムのすべての
要素を制御すること、より高レベルの処理（すなわちＰＨＳ通信プロトコルで定
義される異なる制御およびサービス通信チャネルで、通信のために必要な信号が
何であるかを扱う処理）とのインターフェースとなることであるホストＤＳＰプ
ロセッサ２３１に送られる。好ましい実施形態では、ホストＤＳＰ２３１は市販
のＤＳＰ装置である。本発明の一実装では、時間スロット・プロセッサ２１７は
、決定された受信重みをホストＤＳＰ２３１に送る。望む場合、この受信重みは
、具体的にはホストＤＳＰ２３１中に実装されるソフトウェアによって決定する
こともできることに留意されたい。
【００４０】 ＲＦコントローラ２３３は、ブロック２４５として示すＲＦ送信要素へのイン
ターフェースとなり、送信要素およびモデムの両方で使用されるいくつかのタイ
ミング信号も生成する。ＲＦコントローラ２３３は、そのタイミング・パラメー
タと、バーストごとの他の設定を、ホストＤＳＰ ２３１から受け取る。
【００４１】 送信コントローラ／変調器２３７は、ホストＤＳＰ２３１から送信データを受
け取る。送信コントローラ２３７は、このデータを使用してアナログＩＦ出力を
生成し、このアナログＩＦ出力はＲＦ送信機（ＴＸ）モジュール２４５に送られ
る。送信コントローラ／変調器２３７によって実行される特定のオペレーション
は、データ・ビットを複素数の値の（π／４ ＤＱＰＳＫ）変調信号に変換する
こと、中間周波数（ＩＦ）にアップコンバートすること、ホストＤＳＰ２３１か
ら得られる複素数の値の送信重みによって重みづけすること、送信すべき信号を
Ｄ−Ａ変換器（「ＤＡＣ」）を使用して変換し、送信モジュール２４５に供給さ
れるアナログ送信波形を形成することを含む。
【００４２】 本発明のダウンリンク処理方法は、図２のホストＤＳＰ ２３１の実施形態で
実装され、ブロック２４３として示される。代替バージョンでは、ダウンリンク
処理方法は、時間スロット・プロセッサ２１７で実装され、別のバージョンでは
、送信コントローラ／変調器２３７で実装される。
【００４３】 送信モジュール２４５は、信号を伝送周波数にアップコンバートし、信号を増
幅する。増幅した伝送信号出力は、送受切換器／時間スイッチ１０７を介してＭ
個のアンテナ１０３に結合される。
【００４４】 本発明の方法を説明する際に、以下の表記法を使用する。Ｍ個のアンテナ素子
（一実装ではＭ＝４であり、別の実施形態では１２である）を仮定し、ｚ1（ｔ
），ｚ2（ｔ），．．．，ｚM（ｔ）を、ダウンコンバージョンの後、すなわちベ
ースバンドで、かつサンプリングの後（好ましい実施形態では４倍のオーバサン
プリング）の、それぞれ第１、第２、．．．、第Ｍアンテナ素子の複素数の値の
応答（すなわち、同相Ｉ成分および直角位相Ｑ成分を有する）であると仮定する
。上記の表記法では、本発明に関しては必ずしも必要ではないが、ｔは離散的で
ある。これらのＭ個の時間サンプリングした量を、ｚ（ｔ）の第ｉ行がｚi（ｔ
）である単一Ｍベクトルｚ（ｔ）によって表すことができる。バーストごとに、
サンプルの有限数、例えばＮ個が収集され、その結果ｚ1（ｔ），ｚ2（ｔ），．
．．，ｚM（ｔ）をそれぞれＮ行ベクトルとして表すことができ、ｚ（ｔ）をＭ
×Ｎ行列Ｚによって表すことができる。以下で提示する詳細な説明の大部分では
、サンプルの有限数を取り込むことの詳細が周知であると仮定する。これらの詳
細を含める方法は当業者には明らかであろう。
【００４５】 信号が、Ｎs人の遠隔ユーザから基地局に送信されると仮定する。具体的には
、関心あるサブスクライバ・ユニットが、信号ｓ（ｔ）を送信すると仮定する。
本発明の好ましい実施形態で使用される線形適応スマート・アンテナ処理は、送
信済み信号ｓ（ｔ）の推定を抽出するために、受信済みアンテナ素子信号ｚ1（
ｔ），ｚ2（ｔ），．．．，ｚM（ｔ）のＩ値およびＱ値の特定の組み合わせを取
ることを含む。このような複素数の値の重みは、第ｉ要素がｗriである複素数の
値の重みベクトルｗrによって示される、特定のサブスクライバ・ユニットに関
する受信重みベクトルによって表すことができる。次いで、遠隔ユニットからの
送信済み信号の推定を以下のように表すことができる。
【数１】 上式で、ｗ’riはｗriの複素共役であり、ｗr Hは、受信重みベクトルｗrのエル
ミート転置行列である（すなわち、転置して複素共役をとったもの）。式（１）
は、コピー信号オペレーションと呼ばれ、このようにして得られた信号推定ｓ（
ｔ）はコピー信号と呼ばれる。
【００４６】 式１によって記述される空間処理は、Ｍベクトル信号ｚ（ｔ）のＮ個のサンプ
ルと、送信済み信号ｓ（ｔ）のＮ個のサンプルが推定される場合に、ベクトル形
式に書き直すことができる。この場合、ｓをｓ（ｔ）のＮ個のサンプルの（１×
Ｎ）行ベクトルと仮定する。次いで、式１のコピー信号オペレーションをｓ＝ｗ r H Ｚと書き直すことができる。
【００４７】 時空処理を含む実施形態では、受信重みベクトル中の各要素は時間の関数であ
り、その結果重みベクトルを、第ｉ要素がｗri（ｔ）であるｗr（ｔ）として表
すことができる。次いで信号の推定は以下のように表すことができる。
【数２】 上式で、演算子「＊」は、回旋オペレーションを表す。時空処理は、時間均化と
空間処理を組み合わせることができ、特に広帯域信号に対して有用である。時空
処理を使用して信号の推定を形成することは、周波数（フーリエ変換）領域で同
じように実施することができる。ｋを離散的周波数値として、ｓ（ｔ）、ｚi（
ｔ）、およびｗri（ｔ）の周波数領域表現を、それぞれＳ（ｋ）、Ｚi（ｋ）、
およびＷi（ｋ）によって表すと、
【数３】
【００４８】 時空処理では、式（２）の回旋オペレーションは、通常有限であり、サンプリ
ング・データに対して実行したときは、空間処理と、有限数のイコライザ・タッ
プを有する時間領域イコライザを使用する時間均化とを組み合わせることと同等
である。すなわち、ｗri（ｔ）は、有限数のｔの値を有し、同様に、周波数領域
では、Ｗi（ｋ）はそれぞれ有限数のｋ値を有する。回旋関数ｗri（ｔ）の長さ
がＫである場合、複素数の値のＭ重みベクトルｗrを決定するのではなく、その
列がｗr（ｔ）のＫ値である複素数の値のＭ×Ｋ行列Ｗrを決定する。
【００４９】 あるいは、空間重み決定方法は、異なるサイズの行列およびベクトルによって
問題を再表現することにより、重み行列による時空処理について修正することが
できる。この説明全体では、Ｍをアンテナ素子の数とし、Ｎをサンプルの数とす
る。Ｋをアンテナ素子あたりの時間イコライザ・タップの数とする。（Ｍ×Ｎ）
受信済み信号行列ＺのＮ個のサンプルの各行ベクトルは、第１行のシフト化バー
ジョンのＫ個の行として書き直すことができ、サイズ（ＭＫ×１）の受信済み信
号行列Ｚが生成され、サイズ（ＭＫ×１）の重みベクトルのエルミート転置行列
によって事前に乗算されるときに、Ｎ個のサンプルの推定受信済み信号行ベクト
ルが生成される。したがって、時空問題は、重みベクトル決定問題として表現し
直すことができる。
【００５０】 例えば、共分散ベースの方法について、重みベクトルはサイズ（ＭＫ×１）の
「長い」重みベクトルであり、共分散行列Ｒzz＝ＺＺHはサイズ（ＭＫ×ＭＫ）
の行列であり、アンテナ信号Ｚと、（１×Ｎ）行ベクトルｓによって表されるあ
る信号との相関は、サイズ（ＭＫ×１）の長ベクトルｒZs＝ＺｓHである。「長
い」重みベクトル中の再配列項により、必要な（Ｍ×Ｋ）重み行列が提供される
。
【００５１】 適応スマート・アンテナ処理を使用するダウンリンク（または送信）処理戦略
には、アンテナ信号（必須ではないが通常はベースバンド内で）の集合を形成す
ることによって、ベクトルｓ（１×Ｎ）による有限サンプル例中に示される信号
を通信局から特定の遠隔ユーザに送信することが含まれる。線形スマート・アン
テナ処理は、アンテナ信号を、 Ｚ＝ｗtｓ として決定する。上式で、ｗtは、ダウンリンク（または送信）重みベクトルで
ある。同じ（従来型）チャネルを介して複数の遠隔ユーザに送信するためにＳＤ
ＭＡが使用されるとき、異なる遠隔ユーザに向けられる異なる信号ｓi用のｗti
ｓiの和が、Ｍアンテナ素子が送信するように形成される。
【００５２】 例えばダウンリンク重みｗtを決定することを含めてダウンリンク戦略は、そ
れを、例えばアップリンク重みなどのアップリンク戦略と較正データとに基づい
て実施できることに留意されたい。この状況で、較正とは、異なるアンテナ素子
に対する受信電子経路と送信電子経路における差分のことである。ダウンリンク
戦略は、遠隔ユーザの送信空間シグネチャを使用することによって、または他の
周知の方法によってアップリンク戦略から検出することもできる。ここでもまた
、線形空間処理と線形時空処理の両方に重みベクトル公式を使用することができ
る。
【００５３】 本発明の以下の説明で、複素数の値の受信または送信重みベクトルｗまたはそ
の要素に言及する場合、それらは空間処理に対する重みである場合と、重み行列
Ｗを決定するために前述の時空処理を組み込むために生成する場合があることを
理解されたい。したがって、本明細書では、空間処理と時空処理の両方を線形適
応スマート・アンテナ処理と呼ぶ。しかし、本発明は、例えばブランチ・メトリ
ックと共にビタビ・アルゴリズムを使用する戦略などの非線形処理戦略にも適用
可能である。本発明の好ましい実施形態は、受信データを次の２つのタイプのう
ちの１つと想定することによって好都合に説明することができる。すなわち、基
準信号（または他の特性情報）が入手可能な一次データと、基準信号が入手可能
な場合と入手不可能な場合のある二次データである。一次データは、ある種の周
知の処理戦略（例えば、重み）決定プロセスで使用されるデータであり、本発明
の１つの目的は、一次データに適用されたときに周知の処理で必要となる演算ス
テップのすべてを実行せずに、「二次」データを使用することによって、例えば
より最近のデータに関してこの処理を適応するように更新または改善することで
ある。
【００５４】 例えば、二次データは現在のバーストまたは将来のデータ・バースト（恐らく
は新しいチャネル上）のペイロードから送られる場合ある。一次データに対する
基準信号源は、本発明の方法が適用される特定の周知の戦略（例えば、重み）決
定プロセスに基づいており、それは、限定的ではないが、直前のＣＭ方法反復ま
たはＤＤ反復からのものか、またはトレーニング・データである場合がある。し
たがって、本発明は、概して、修正された、または適応可能な送受信スマート・
アンテナ処理戦略演算方法（例えば、重み決定方法）を対象としており、ここで
は、既存の戦略演算方法を実行する前に二次データの総計が一次データに結合さ
れる。これで、一次データに戦略演算方法を実行する前に追加情報を一次データ
に組み込むことが可能になる。線形処理の場合、結果は、二次データが一次デー
タとどのように異なるかに関する情報、例えば干渉環境から生じる変化を組み込
む更新された重みの集合である。
【００５５】 本発明の好ましい実施形態は、入力として基準信号と受信したアンテナ信号と
を使用し、干渉を緩和するために、受信したアンテナ信号データ内に存在する干
渉環境を考慮するアップリンクまたはダウンリンク処理戦略を演算する方法を改
善する。当業者には周知の通り、干渉を緩和する戦略決定方法は、受信したアン
テナ・データの１つまたは複数の特性機能を明示的または暗黙的に使用する。周
知の方法に基づいて、一次データ・セット、二次データ・セット、またはこれら
の両方は、周知の方法がその演算のために使用する１つまたは複数の特定の特性
機能に明示的に縮小することができる。例えば、入力の空間または時空分散行列
を使用する方法の場合、データは、データの空間または時空分散行列に縮小する
ことができる。他の方法は他のプロパティに基づくことができ、その場合、入力
信号データは、周知の戦略が使用する特定機能またはプロパティに縮小すること
ができる。さらに他の方法は、受信信号のある特徴（例えば、時空共分散）に暗
黙的に基づいているが、共分散などの特徴の明示的な推定を必要としない。
【００５６】 以下のいくつかの議論は受信戦略と送信戦略の両方に適用されるが、重みベク
トルｗなどの数量では「ｒ」や「ｔ」の下付き文字は省略する。このような下付
き文字は、アップリンクとダウンリンク処理を識別するために明示的に使用され
る場合があり、それらの付加は文脈から当業者には明らかになろう。
【００５７】 １つまたは複数の特性機能に基づく処理方法に対する本発明の応用例 本発明のいくつかの実施形態は、戦略決定演算が受信信号データの１つまたは
複数の特性機能の演算および操作に基づく戦略（例えば、重み）決定を含む処理
戦略に適用することができる。そのような一例は、戦略決定がデータの共分散行
列の決定に基づくものである。次にこの実施形態をさらに詳細に説明する。
【００５８】 Ｚを、必須ではないがベースバンドであることが好ましい受信アンテナ・アレ
イ信号とする。ｓ1をＮ1サンプルの（１×Ｎ1）基準信号ベクトルとする。基準
信号ｓ1は周知のトレーニング・シーケンスであってよく、あるいは決定指向方
法においては、加入者ユニットによって送信される信号と同じ周知の変調構造を
有するように構築された信号であってよく、またはプロパティ回復方法の場合は
、必要となるプロパティを有するうように構築された信号であってよい。次の周
知の最小二乗（ＭＳＥ）手法は、最小化問題を解決することによってアップリン
クまたはダウンリンクの重みを演算する。
【数４】 上式で、ＲZZ＝ＺＺHはアンテナ信号の共分散行列であり、ｒZs＝Ｚｓ1 Hはアン
テナ信号と基準信号との間の相互相関である。したがって、重みの演算は、アン
テナ素子で受信した信号と基準信号とに対応するデータを有することを必要とす
る。実際には、これは通常、基準信号データを識別し、それをデータ・バースト
から抽出し、受信した信号に対する共分散行列をデータ・バースト形式で形成し
、相互相関の項を形成し、重みに関して解くことを必要とする。
【００５９】 本発明は、基準信号が入手可能でない信号から導き出した情報を組み込むこと
によってこの重み決定プロセスを変更し、基準信号を含む信号を処理するために
必要となる演算オーバーヘッドなしに更新された重みの集合を提供する。したが
って、例えば、基準信号データを識別および抽出し、データの第１の集合に対す
る共分散項を形成し、データの第１の集合に対する相互相関項を形成するステッ
プは、重みを更新するときに反復する必要はない。これは、受信したデータの処
理に改善をもたらしながら、重みの新しい集合を提供するときに必要となる演算
ステップを大幅に低減する。
【００６０】 実際には、例えば、モバイルＰＨＳでは演算電力が限られているため、ＲZZ -1 を決定するためには、受信した信号バーストをマーク付けする９６０という少数
のサンプルしか使用されない。さらに、サンプルは、オーバーサンプリングされ
るのではなく、ボー・ポイントで決定される。重みを決定するために少数のサン
プルだけを使用することによって、本明細書で「オーバートレーニング」と呼ぶ
事象が生じる。これは、重みは、基準信号を含むデータ上では良好に機能するが
新しいデータ上では良好に機能しない、すなわち、重みは所望の信号エネルギー
を抽出し、干渉を阻止する反面、重みは新しいデータ上では不十分にしか機能し
ないということである。この状況で役立つ場合のある最小二乗手法の改善には、
「ダイアゴナル・ローディング」（例えば、Ｂ．Ｌ．Ｃａｒｌｓｏｎの「Ｃｏｖ
ａｒｉａｎｃｅ ｍａｔｒｉｘ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｅｒｒｏｒｓ ａｎｄ
ｄｉａｇｏｎａｌ ｌｏａｄｉｎｇ ｉｎ ａｄａｐｔｉｖｅ ａｒｒａｙｓ
」ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｎｓ ｏｎ Ａｅｒｏｓｐａｃｅ ａｎｄ Ｅ
ｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｓｙｓｔｅｍｓ、ｖｏｌ，２４、ｎｏ．４、１９８８年７
月、参照のこと）と呼ばれるプロセスが含まれる。このプロセスによって、ダイ
アゴナル調節が、以下のように追加される。
【数５】 上式で、γは、Ｚにおける統計的変動に対する感度を低減することによって、最
小二乗解法の性能を向上させるために使用される小さな調節可能な因数である。
ダイアゴナル・ローディングは、行列中の予想されるいかなる不良な条件付け、
すなわち、その固有値の１つがゼロまたはゼロに近似のため問題になる危険性の
ある行列の逆転に対処する方法でもあるということに留意されたい。
【００６１】 本発明の方法は、前記の手法を以下のように修正する。Ｚ1が、基準信号ｓ1が
入手可能である受信信号サンプルから構成されているとする。本発明においては
、Ｚ1を一次データと呼ぶ。Ｚ2は基準信号が入手不可能な（または少なくとも抽
出されない）受信信号サンプルから構成されており、すなわち、これは二次デー
タと呼ばれる。行列Ｚ1と基準信号ベクトルｓ1は、同じ数、Ｚ1とｓ1のそれぞれ
におけるサンプル数として、例えば列のＮ1を有する。この数は、必須ではない
が、通常は、入手可能な入力サンプル数の合計よりも少ない。
【００６２】 一実施形態では、Ｚ1およびＺ2は同じデータ・バーストから獲得することがで
き、基準信号ｓ1は受信した信号データＺ1中に含まれるトレーニング・データで
ある。これはＺ中のすべてのトレーニング・データである必要はないということ
に留意されたい。この状況で、Ｚ1はトレーニング・データｓ1を含有するバース
ト・データＺの一部であり、Ｚ2はバーストのこれ以外の部分にあるものである
。
【００６３】 代替実施形態では、Ｚ1は基準信号ｓ1を抽出するために既に処理済の前のバー
ストから獲得され、Ｚ2は未処理の新しい（恐らく後の）データ・バーストの中
にあるものである。他の代替形態も可能である。本発明の方法の好ましい実施形
態は、二次データからの情報を、周知の処理戦略演算（例えば、重み決定）方法
によって使用される一次データに追加する。具体的には、本発明の好ましい実施
形態は、更新された重みを次のように演算する。
【数６】 上式で、βは調節可能な因数である。二次データ中に新しい干渉がないときは重
みの性能を低下させるほど大きくはないが、重みが次データＺ2に存在する干渉
に応答するに十分な大きさになるようにβは設定される。この制約により、βの
異なる値の好ましさをテストする手段が、恐らくは反復的な方法で提供される。
【００６４】 重みが干渉に適切に応答したかどうかを決定する１つの方法は、所望の信号（
基準信号に対応するＺ1中の信号と同じ構造で）と干渉信号（Ｚ2に存在する干渉
と同じ構造で）の両方を含有する三次データに重みを適用するものである。その
結果生じる信号特性を推定し、βの特定値の干渉−拒絶性能の測度とすることが
できる。信号特性の測定および推定方法は周知であり、改善された信号推定方法
および装置は、本発明の譲受人に譲渡され、参照により本明細書に組み込まれた
、米国特許出願第０９／０２０、０４９の、Ｙｕｎによる「ＰＯＷＥＲ ＣＯＮ
ＴＲＯＬ ＷＩＴＨ ＳＩＧＮＡＬ ＱＵＡＬＩＴＹ ＥＳＴＩＭＡＴＩＯＮ
ＦＯＲ ＳＭＡＲＴ ＡＮＴＥＮＮＡ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴ
ＥＭＳ」に開示されている。
【００６５】 同様に、新しい干渉がない場合は、性能が低下した重みをβの値が生成するか
どうかを決定する１つの方法は、重みをＺ1に適用し、その結果生じる信号特性
を推定するというものである。ＰＨＳに適用される好ましい実施形態では、β＝
０に対する信号特性の平均損失が１．０ｄＢより少ない場合、これは許容可能と
見なされる。
【００６６】 好ましいＰＨＳの実施形態では、βの値は１／１６に設定される。βを２のべ
き数に等しく選択することにより、この方法の実施は簡約化される。β用の最適
な設定は、限定的ではないが、正常な復調のために必要な目標信号対干渉＋雑音
比（ＳＩＮＲ）、Ｚ1およびＺ2中の入手可能なデータ・サンプル数、重みを修正
するためにさらに反復が使用されるかどうかを含むいくつかの要因に基づく。
【００６７】 β用の優れた設定は、実験的に決定することができる。あるいは、βは、βＺ 2 内の任意の所望の信号成分の電力がＺ1にある雑音電力より小さくなるよう、十
分に小さく選択することもできる。この基準、すなわち、変化する干渉環境がな
い状態で信号特性を保存するために役立つ基準によると、目標ＳＩＮＲが大きい
ほど、βは小さくしなければならない。反面、βは、戦略生成方法が干渉を認識
しこれに応答することができるほどに大きくなければならない。好ましい最小二
乗実施形態では、干渉に対する重みの感度はＺ1中のサンプル数に従って高まり
、サンプル数が増加するに従ってβを低減することができる。
【００６８】 二次データの作用を組み込んだ重みを決定する方法の一応用例は、反復戦略決
定方法内で使用するための初期戦略を提供することである。好ましい実施形態の
ＰＨＳシステムのようにバーストごとに通信するシステムでは、重み決定のため
に反復方法を使用する場合があり、従来技術では、重みの初期値は直前バースト
から決定される重みである場合がある。本明細書で説明するどの実施形態を使用
しても、新しい（二次）データを考慮することによって、使用される初期値は改
善することができ、重みの改善された初期集合を生成することができる。
【００６９】 さらなる反復が使用されるとき（例えば、第１の反復と同じ重み計算方法を、
好適にはβ＝０と共に、あるいは全く異なる反復重み計算方法と共に使用すると
き）、より大きなβの初期値を選択することができる。干渉環境が変化しないと
き、これは信号特性の低下と引き換えに干渉阻止性能を高める。この信号特性の
損失は後続の反復によって逆転させることができる。この場合、βに対する１つ
の有用な制約は、第１の反復後の信号特性を、後の反復が迅速に収束することが
できるよう十分に高くするということである。収束のための正確な条件は、反復
方法に基づくものである。
【００７０】 この方法には多くの修正形態が可能であり、本発明のこの態様の範囲に含まれ
るものである。一般に、例えば空間（または時空）共分散またはサイクロステー
ショナリ時空共分散である可能性のある１つまたは複数の特性機能を入力として
使用するいかなるアップリンク（すなわち、受信）処理方法をも修正することが
できる。図３に、従来技術として示し、本明細書で説明する修正形態のない唯一
の従来技術である重み決定方法および装置を示す。戦略（例えば、重み）演算方
法３０５が使用する１つまたは複数の特性機能は、１つまたは複数の特性機能推
定器３０３によって一次データＺ1から抽出される。戦略演算方法３０５は、１
つまたは複数の推定された特徴を一次データおよび基準信号と共に使用する。場
合によっては、基準信号が一次データから決定される必要がある可能性があるこ
とに留意されたい。このような基準信号抽出プロセスを図４に示す。基準信号抽
出プロセスは、特定のプロパティを有するようにデータを制約するプロセスの場
合であっても、メモリから一次データ内にあることが知られているトレーニング
・データを呼び出すことであってもよい。基準信号は、また、適応スマート・ア
ンテナ処理に適応スマート・アンテナで受信した信号から１つの信号を推定する
ことを必要とする場合もあり、すべてのこのような実施形態を図４の概略ブロッ
ク図に組み込んだ。以後、本明細書で基準信号に言及する際は、基準信号抽出プ
ロセスは、それが明示的に図示されているか否かに関わらず、戦略決定プロセス
全体に含まれうることを理解されたい。
【００７１】 １つまたは複数の特性機能に基づく戦略決定方法を修正することを含む本発明
の一態様を図５に示す。ここで、戦略演算方法５０５によって使用される推定さ
れた１つまたは複数の特性機能は、Ｚ2で示す二次データから獲得した情報を組
み込むように特性機能推定器およびコンバイナ５０３によって修正される。ブロ
ック５０３の結合は、例えば、調節可能な因数βによってパラメータ化されて、
二次データからの調節可能な情報量を含む修正された１つまたは複数の特性機能
を生成し、戦略演算ブロック５０５に供給されることが好ましい。図５の構成の
一実施形態を図６に示す。ここで、二次データと一次データは両方とも、それぞ
れの１つまたは複数の特性機能推定器６０３および６０５にそれぞれ入力され、
その結果生じる二次データおよび一次データの１つまたは複数の特性機能は、そ
れぞれ、次式に従ってコンバイナ６０７により結合される。 Ｍｏｄｉｆｉｅｄ＿ｃｈａｒａｃｔｒ＿ｆｅａｔｕｒｅ＝Ｍｏｄｉｆｉｅｄ＿
ｃｈａｒａｃｔｒ＿ｆｅａｔｕｒｅ1＋βＭｏｄｉｆｉｅｄ＿ｃｈａｒａｃｔｒ
＿ｆｅａｔｕｒｅ2 上式で、下付き文字１と２は一次データと二次データとを示しており、βは調節
可能な因数である。
【００７２】 本発明の代表的な応用例と同様、直前のバーストから獲得されたデータから決
定されるダウンリンク重みを決定する周知の方式に関して改善が求められている
と仮定する。現在のバースト（二次データ）中に受信されたデータに基づく干渉
緩和方法を導入することが望ましい。しかし、周知の方式の受信重み決定部分が
必要とする演算を完全に実行するだけの十分な演算電力は使用可能でないと仮定
する（または、演算速度のためには、演算全体を実行せずに受信重みを更新する
方法を有することが望ましい）。
【００７３】 本発明のもう１つの応用例は、音声が途切れた期間中はバーストが伝送されな
い「不連続伝送」の概念をサポートするエア・インターフェース・プロトコルに
対するものである。このようなエア・インターフェースの場合、所望のユーザ信
号と干渉信号が断続的に受信され、バーストには、所望のユーザ信号だけを含有
するバースト、干渉信号だけを含有するバースト、これらの両方を含有するバー
スト、どちらも含有しないバーストがある。さらに複雑化させる要因として、所
与のバーストで所望のユーザに信号を送信するという決定は、以前受信したバー
ストがそのユーザからの信号を含有しているか否かと無関係であってよい。これ
らの条件下における有用なダウンリンク伝送戦略は、所望のユーザに対してビー
ムを向け、最後のいくつかのバースト中に受信したすべての干渉信号、例えばＮ T バーストに向けてヌルを向けるというものである。実際にこの戦略を実施する
ダウンリンク重みは、Ｚ1を、所望のユーザからの信号を含有する最後に受信し
たバーストと等しく設定し、Ｚ2を、所望のユーザからの信号を含有していない
最後のＮT内のそれらのバーストの連接と等しく設定することによって演算する
ことができる。代替の簡約化された実施形態では、Ｚ2は、所望のユーザ信号を
含有するか否かに関わらず、ＮT最近のバーストの連接と等しく設定される。し
たがって、この実施形態では、一次データは、遠隔ユーザが無線局にデータをそ
こから送信している受信した信号データを含み、その結果、スマート・アンテナ
処理戦略はビームを遠隔ユーザに向け、ヌルを二次データに含まれる干渉信号に
向ける。
【００７４】 換言すると、一態様において、本発明の方法は、変化する動作環境（例えば、
一次データと二次データで異なる可能性のある干渉信号源の存在）を考慮するた
めに、一次データに基づく戦略演算方法によって使用される項に二次データに関
する情報を導入することによって、スマート・アンテナ戦略演算（例えば、重み
決定）プロセスを更新するように設計されている。
【００７５】 したがって、これから説明するすべての本発明の実施形態では、アンテナ・ア
レイ素子からの、ｓ1で示す基準信号と、受信信号入力、例えば一次データＺ1と
に基づいてアップリンク戦略またはダウンリンク戦略を演算する周知の戦略（例
えば、重み）決定プロセスが使用される。この戦略演算方法には干渉緩和が含ま
れる。すなわち、これは、一次データＺ1において干渉環境を考慮するというこ
とである。このような戦略決定方法を図１１に示す。図１１は、従来技術と示さ
れているが、これは本明細書で説明する修正形態のない従来技術だけである。通
常、基準信号は図４に示す様に第１のデータの集合から抽出される（この場合、
第１のデータの集合にどのトレーニング・データが含まれるかの認識を含む）。
図３は、図１１のシステムの１つの事例であり、ここで、本発明の方法は、第１
のデータの集合の特性機能のうちの少なくとも１つを入力として明示的に使用す
るので、図３では、第１のデータの集合は、データの１つまたは複数の特性機能
（例えば、共分散、共分散行列の主成分、データの特定機能、等々）を獲得する
ためにさらに操作を受け、次いで、周知の戦略（例えば、重み）決定方法内で明
示的に使用される。周知の演算戦略は次の２つのプロパティを優先的に有する。
すなわち、１）干渉緩和を含む、すなわち、干渉する遠隔ユーザ（ヌル配置）と
送受信する電力を低減させることによって干渉信号への感度を低減させ、また、
２）所望の信号源または目標とほぼ共線の干渉信号源または目標（すなわち、干
渉信号源と実質的に同じシグネチャを有する遠隔ユーザ）は、実際には演算され
る戦略の結果に影響しない。これらのプロパティは、例えば、ＳＩＮＲを最大化
するよう試みる戦略を演算する基準信号に基づく方法では共通である。
【００７６】 本発明によれば、図１２に示すように、周知の戦略演算方法への入力は、第１
のデータの集合の基準信号と、第１のデータの集合と第２のデータの集合から構
成される結合になるように修正される。図５は、図３に示すシステムの修正形態
である図１２のシステムの一実施形態であり、図６は、図５に示すシステムをさ
らに洗練させた形態である。
【００７７】 図６のシステムを、重みの集合に従って線形適応処理であるこの戦略の事例と
、一次データＺ1から演算される空間共分散行列ＲZZ＝Ｚ1Ｚ1 Hを明示的に使用す
る重み決定方法である戦略演算方法に適用することによって、特定の実施形態は
、二次データから獲得される情報を組み込むために空間共分散行列ＲZZ項を変更
してそのような重み決定方法を修正することによって本発明を実施する。そのよ
うなある修正形態は、次式に示す、更新された（すなわち、修正された）空間共
分散行列を生成する。
【数７】 上式で、Ｚ2は二次データおよびβは調節可能な因数である。好ましい実施形態
では、本発明が適用される重み決定方法は、一次データＺ1から演算される空間
共分散行列ＲZZ＝Ｚ1Ｚ1 Hと、これもまた一次データから演算される基準信号相
互相関ｒZS＝Ｚ1ｓ1 Hとを入力として使用するということに留意されたい。
【００７８】 図７は、本発明の方法の共分散に基づく第１の実施形態を実施する際に、受信
データに適用される信号処理オペレーションの一部を示すブロック図である。こ
の図では、使用する重み決定方法は、共分散を使用して空間（または時空間の）
重みを決定するものを想定している。この重みは例えば、２次データか、または
３次データと呼ばれる新しい（例えば将来の）データの信号コピー・オペレーシ
ョンを行うための、アップリンク重み、またはそれに代わるダウンリンク重みで
ある。
【００７９】 本発明の一実施形態によると、知られている手法を修正して、更新された重み
値が、現在のバーストで受信したデータを使用して干渉の緩和を取り入れるよう
にする。必要とされる本発明の計算は、２次データの共分散を推定して、その調
整可能な一部分を、１次データから決定した共分散推定値に加算することを含む
。図７に示すように、１次データを処理して、その共分散ＲZZ1を推定する。２
次データを処理して、その共分散ＲZZ2を推定する。次いで、２次データから得
た共分散を調整可能係数βでスケールして、βＲZZ2を形成する。次いでこの積
を共分散項ＲZZ1に加算して、重み決定方法のための共分散項入力（ＲZZ1＋βＲ ZZ2 ）を得る。図に示すように、基準信号（１次データに基づく）を重み決定方
法に入力することに留意されたい。
【００８０】 この他の共分散行列の修正も可能であり、本発明の範囲内にあることに留意さ
れたい。例えば、図８に示すように、ＲZZ1に加算する量はβｐｐHでもよい。ｐ
はＺ2Ｚ2 Hの主成分（最大の固有値）である。この手法が有用なのは、強力な干
渉側からの信号が２次データ中にある可能性がある場合である。別の代替法では
、ＲZZ1に加算される量は、例えばＺ2Ｚ2 Hの第１のＰ主成分が張る部分空間を使
用することによる、ＲZZ2のいくつかの最大固有値によって定義される部分空間
へのＺ2Ｚ2 Hの射影である。この方法では、２次データ中のＰ最強の干渉側によ
って定義される部分空間にヌルを加え、２次データ中のＰ最強の干渉側の方向に
ヌルを加えるように作用する。
【００８１】 さらに別の代替法では、２次共分散行列のスケーラブルな部分を第１の行列に
加えることにより１次データおよび２次データを取り入れる代わりに、２つのデ
ータ・セットからの寄与を結合する他の方法を使用することができ、そのような
非加法的な結合方法も本発明の範囲内にある。説明のための例として、１次デー
タおよび２次データの因数への行列因数分解を行い、その結果得られた因数をい
くつかの方法の一方法によって結合して、結合した共分散行列を形成することを
含む、結合方法を次いで説明する。この因数分解には、一般化された特異値分解
（ＳＶＤ）を使用する。よく知られるように（例えば、Ｇ．Ｈ．Ｇｏｌｕｂおよ
びＣｈａｒｌｅｓ Ｆ．Ｖａｎ Ｌｏａｎ著「Ｍａｔｒｉｘ Ｃｏｍｐｕｔａｔ
ｉｏｎｓ 第３版」（メリーランド州ボルチモア、ジョン・ホプキンス大学出版
、１９９６年）の定理８．７．４を参照のこと）、１次データ行列Ｚ1（Ｍ×Ｎ
）および２次データ行列Ｚ2（Ｍ×Ｎ）を同時に対角化する、可逆行列Ｘ（Ｍ×
Ｍ）およびユニタリ行列Ｕ1およびＵ2（Ｎ×Ｍ）が存在する。すなわち、 ＸＺ1Ｕ1＝ｄｉａｇ（λ1，．．．，λM） ＸＺ2Ｕ2＝ｄｉａｇ（σ1，．．．，σM） となり、ｄｉａｇ（λ1，．．．，λM）は、対角項目λ1，．．．，λMを有し、
別な箇所にゼロを有する（Ｍ×Ｍ）の行列を表す。修正された共分散は、
【数８】 として計算され、ｍａｘ（ａ，ｂ）はａおよびｂの最大値を表す。
【００８２】 この他にも多くの因数結合方法が可能である。例えば、ｍａｘ（ａ，ｂ）は、
何らかの一般的な「ｃｏｍｂｉｎｅ（ａ，ｂ）」オペレーションに置き換えるこ
とができ、この場合、ａおよびｂおよび因数は、因数の大きさの平方を結合して
いる。例えば、ｍａｘ（｜λi｜2，β｜σi｜2）オペレーションは、一般化され
た幾何平均（｜λi｜2(1-β)｜σi｜2β）に置き換えてもよい。これらの一般化
はすべて、図９Ａのブロック図によって説明することができる。図９Ａで、「共
分散推定器およびコンバイナ」と表したブロックは、１次データと２次データの
何らかの一般的な結合を形成して、修正された共分散を形成するように作用する
。修正された共分散は次いで、戦略（例えば重み）決定方法で使用される。
【００８３】 代わりの一般的なコンバイナは、図９Ａに示したコンバイナの特別なケースと
見なすことができ、これを図９Ｂに示す。このバージョンでは、１次データおよ
び２次データの共分散推定値を得て、コンバイナ（一般的には非加法コンバイナ
）が修正済みの共分散を形成し、パラメータβが相対量を決定する。例えば、コ
ンバイナは、各共分散推定値の行列因数分解を形成し、次いで上記で説明したア
クタ（ａｃｔｏｒ）結合方法「ｃｏｍｂｉｎｅ（ａ，ｂ）」のうち任意のもので
、因数分解の結果得られた因数を結合することができる。当業者には明らかであ
るように、因数が共分散行列である場合には、絶対値および平方項はない。
【００８４】 雑音＋干渉＋信号の共分散行列ＲZZではなく、ＲVVと表される、雑音＋干渉の
共分散行列を使用するアップリンク処理方法も知られている。このような方法は
、１次データ（信号＋干渉＋雑音を含む）、および１次データに基づく基準信号
、または１次データが基づく基準信号を使用してＲVVを決定する、雑音＋干渉の
共分散推定値を使用することを含む。このような処理法に使用する本発明の一実
施形態を図１０のブロック図に示す。図１０は、ＲZZの代わりにＲVVを使用する
、そのようなＲVVに基づく技術に適用される本発明の方法の一実施形態を示して
いる。図に示すように、１次データから得たＲVVについて、
【数９】 によって記述される修正が行われ、βはこの場合も調整可能パラメータである。
例えば、２次データからの主成分か、またはＲZZ2の調節可能部分の加算以外の
何らかの結合方法を使用して、ＲVVに上記のような代替修正を行ってもよい。
【００８５】 信号注入方法 本発明の別の実施形態は、例えば、ＲVVまたはＲZZのような空間（または時空
間の）共分散行列を明示的に推定しないなど、戦略計算方法が基づく１つまたは
複数の特性機能の推定値を必ずしも明白に計算しない、処理戦略（例えば重み）
決定方法に適用することができる。ただしこの実施形態は、共分散行列に基づく
方法など、推定値を明示的に計算する方法にも適用することができる。
【００８６】 図１１の概略的ブロック図はこのような方法に適用することができ、本発明の
一態様によるその方法の変更例は図１２に示す通りである。
【００８７】 以下に説明する「注入信号」の実施形態は、所望のユーザに対して共線的な信
号はいずれも、アップリンクおよびダウンリンクの戦略には実質的に影響しない
という、知られている戦略計算方法の一般的特性を利用するものである。２次デ
ータに基づく追加の信号Ｚ2が、（例えばβなど、何らかの調節可能パラメータ
とともに）１次信号Ｚ1に注入される（それにより、Ｚ1＋βＺ2の形式の項を形
成する）とする。通例は、注入された信号は干渉成分および所望の遠隔ユーザ送
信器からの成分の両方を有するが、それは２次データなので、（所望ユーザの）
基準信号はこの２次データのものではない。したがって、注入された信号の所望
部分でさえ、所望の信号に対して共線的な干渉に見える。ただし、最小平方誤差
（ＭＳＥ）またはアップリンク戦略のＳＩＮＲ性能は、所望の信号に共線的な干
渉によっては実質的に影響されないので、ＳＩＮＲを最大にしようとする戦略計
算方法は、重ね合わせた信号中の所望のユーザ成分に応答して、その戦略（例え
ばその重み決定）を実質的には変更すべきではない（干渉保持成分に応答しての
み戦略を変更する）。
【００８８】 「アップリンク戦略を計算する方法」とは、次のように動作する方法を指すこ
とに留意されたい。この方法の入力は、受信信号および基準信号のサンプルであ
る。この方法の出力は、アップリンク処理戦略、または戦略を定義するパラメー
タ・セットである。優先的には、アップリンク戦略はコピー信号を生成するため
の線形フィルタリングであり、次いで、決定指向の復調を行う。この場合、アッ
プリンクの空間処理の場合、コピー信号オペレーションはｓ＝ｗHＺによって記
述され、パラメータは、必要な線形フィルタである（これは、空間または時空間
処理の場合には重みベクトルｗを含む）。例えば、本発明の所有人が所有するＰ
ｅｔｒｕｓ他による米国特許出願第０９／１５３，１１０号「ＭＥＴＨＯＤ Ｆ
ＯＲ ＲＥＦＥＲＥＮＣＥ ＳＩＧＮＡＬ ＧＥＮＥＲＡＴＩＯＮ ＩＮ ＴＨ
Ｅ ＰＲＥＳＥＮＣＥ ＯＦ ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ ＯＦＦＳＥＴＳ ＩＮ Ａ
ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ ＳＴＡＴＩＯＮ ＷＩＴＨ ＳＰＡＴＩＡＬ
ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ」を参照されたい。この出願は本発明の譲受人に譲渡さ
れ、その内容は参照により本明細書に組み込む。
【００８９】 これに代わる非線形のアップリンク戦略は、雑音＋干渉の共分散行列から計算
したブランチ・メトリックを用いるビタビ（Ｖｉｔｅｒｂｉ）のシーケンス検出
を含み、この場合のパラメータは雑音＋干渉の共分散行列推定値である。以下で
、よく知られるビタビのシーケンス検出法をどのように戦略決定に適用できるか
を明らかにする。通信波形ｓ（ｔ）は、ＱＡＭ、ＰＳＫ、ＤＱＰＳＫなどの有限
アルファベットとする。受信したアンテナ信号の一般モデルは次のものである。
【数１０】 この場合、ａ（ｔ）は時空間シグネチャであり、ｖ（ｔ）は結合された雑音＋干
渉である。本明細書の上記で論じたように、このモデルはベクトル方程式 Ｚ＝ａｓ＋ｖ に簡約することができる。知られているように、このモデリング想定においては
、ｖを時間的に白色雑音としてモデルすると追加的に想定する場合には、最大尤
度のシーケンス検出器を以下のように構築することができる。説明の方法は、こ
の白色雑音の想定に依存するものではないことに留意されたい。白色雑音の想定
下でＭＬとなる単純化した受信器は、ｖが白色雑音ではない、より一般的な実用
ケースでも良好に機能する。この方法は以下のように進行する。 １．例えば最大尤度基準を使用して、シグネチャ・ベクトルａを推定する。こ
の解は
【数１１】 として知られ、ＳRは信号Ｚの基準信号である。 ２．基準信号、および推定した符号ａ＾（注：＾はその前の文字の上に付く）
を使用して、空間（雑音＋干渉）共分散行列ＲVVを推定する。例えば、まず雑音
＋干渉を（Ｚ−ａ＾ｓ）として推定し、次いでＲVV＝（Ｚ−ａ＾ｓ）（Ｚ−ａ＾
ｓ）Hを使用する。 ３．ＲVVを使用し、「平方根」方法を用いて雑音＋干渉を空間的に白色化する
。すなわち、
【数１２】 を形成する。
【００９０】 このオペレーションの結果、チャネルを形成する白色化したアンテナ信号を、
【数１３】 としてモデルすることができ、ここで、ｖ〜＝ＲVV -1/2ｖは空間的にも時間的に
も白色雑音であり、ａ〜＝ＲVV -1/2ａ＾となる。（注：ローマ字の後ろについて
いる「〜」はその前のローマ字の上に付く）
【００９１】 ここで、問題を言い直すと、適切なブランチ・メトリックを用いるビタビ・ア
ルゴリズムなどの標準的なシーケンス検出技術を使用することができる、白色雑
音における標準的なマルチセンサ検出の問題となる。例として、このような非線
形の方法を説明する、１９８６年３月発刊のＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ
ｓ ｏｎ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｔｈｅｏｒｙ ｖｏｌ．ＩＴ−３２，Ｎｏ
．２、ｐｐ．１９５〜２１９の、Ｊ．Ｗ．ＭｏｄｅｓｔｉｎｏおよびＶ．Ｍ．Ｅ
ｙｕｂｏｇｌｕによる「Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｍｕｌｔｉ−ｅｌｅｍｅｎｔ
ｒｅｃｅｉｖｅｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｆｏｒ ｓｐａｔｉａｌｌｙ ｄｉ
ｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｃｈａｎｎｅｌｓ」を参照さ
れたい。さらに、タイミング回復、位相および周波数補正、およびエラー補正の
方法を、有利にシーケンス検出に組み合わせられることは明らかであろう。
【００９２】 信号注入方法の一実施を、図１３のブロック図に示す。図に示すように、知ら
れているアップリンクまたはダウンリンクの戦略（例えば重みの送受信）決定方
法では、データをバースト単位で送受信するシステムに適用する場合、アンテナ
・アレイ入力（図には「１次データ」と表示）、および過去の１つまたは複数の
バーストからの基準信号を用いて、現在のバーストのアップリンクまたはダウン
リンクの戦略を計算することが好ましい。本発明の一態様によると、現在のアレ
イ入力（一般には任意の２次データ）のスケールしたバージョンを、戦略を計算
する前に過去のアレイ入力に加算することにより、過去のアレイ入力（一般には
任意の１次データ）を修正する。したがってこの場合は、重み決定計算の一部と
して（基準信号とともに）使用される入力「信号」は、１次データおよび２次デ
ータの線形結合になる（例えば、Ｄａｔａprimary＋βＤａｔａsecondary）。
【００９３】 状況によっては、例えば２次データが１次データよりも少ないなど、１次デー
タと２次データの量が異なると、図１３に示す方法は、状況に対処するために図
にはない追加の機能ブロックを必要とする場合もあることに留意されたい。この
ような場合は、１次データの量を減らして２次データの量と等しくするか、また
は２次データの量を例えばデータ反復によって拡張することができる。データ（
１次でも２次でも量が少ない方）を拡張する際の主要基準は、戦略生成方法で使
用されるデータの性質（「１つの特性機能」または「複数の特性機能」をいずれ
も維持することである。このようなデータ量を等しくするブロックは図１３には
示していないが、ブロックが必要な場合にそれを本発明の方法の一部として含む
方式は当業者には明らかであろう。
【００９４】 図の注入が加算であることに留意されたい。これは実施が最も容易であるため
である。量が変動する２次信号の注入には、変形例が可能であることは明白であ
る。例えば、非加算の結合手段など何らかの他の手段が、例えば他の目的にすで
に利用できる場合には、加算器の代わりに、そのような結合手段を使用して信号
を注入することが有利であろう。こうした変形例はすべて本発明の範囲内にあり
、その変形例をどのようにして含むかは当業者には明らかであろう。
【００９５】 この方法を一般化したものを図１４に示す。これは例えば、等しくないデータ
量に対処するための代替方式としてもよい。また、この方法はデータ減少方法と
しても使用することができる。図１４の実施形態はフィーチャ・エキストラクタ
を含み、これは２次データに作用して、アップリンク（またはダウンリンク）の
戦略ジェネレータが依拠する１つまたは複数のフィーチャを抽出する。例えば、
これは空間（または時空間）の共分散でも、またはサイクロステーショナリの時
空間共分散でもよい。この実施は一般には信号合成器を含み、これは、戦略ジェ
ネレータが２次データとして（明示的にまたは暗黙的に）使用する特性機能と同
一の１つまたは複数の特性機能を有する信号（例えば合成信号）を生成する。生
成される信号は例えばランダム信号でよい。生成される信号は、例えば経験的な
共分散行列などによって測定する、２次データ（例えば現在のアレイ入力）と同
じ時空間特性を有するべきである。この方法の一利点は、既存のハードウェアま
たはソフトウェアが、潜在的に大きな信号を、ある場所から他の場所にコピーす
ることに直ちに適応しなくてよい点である。このような場合には、単にその共分
散を２次プロセッサに送信する方が速い可能性がある。抽出されるフィーチャが
、２次データ自体である場合もあることに留意されたい。この場合には信号合成
器はトリビアルになり、図１４の実施は図１３の実施になる。
【００９６】 この信号注入方法は、先に説明したどの実施形態でも使用することができる。
これらの方法では、注入される信号は、２次データの一部分でも、または２次デ
ータと同じ時空間的性質を有する合成的に生成されたデータでもよい。図１５は
、処理戦略ジェネレータに適用された本発明の方法の実施形態を示すブロック図
であるが、ここでは、基準信号、１次データ、および共分散推定値を使用し、ま
た共分散推定値は２次信号の干渉緩和効果を含むように修正されている。この修
正は、１次データ自体ではなく、共分散推定値のデータの信号注入バージョン（
すなわち１次データと２次データの線形結合）を使用して行う。
【００９７】 図１６は、処理戦略ジェネレータに対する本発明の方法の一実施形態を示すブ
ロック図である。ここでは、基準信号、１次データ、および雑音＋干渉共分散推
定器（これは１次データおよび基準信号を使用して、雑音＋干渉の共分散を推定
する）を使用する。この計算は図のように、１次データ自体ではなく、雑音＋干
渉の共分散推定値のデータの信号注入バージョン（すなわち、１次データと２次
データの線形結合）を使用することにより、２次信号の干渉緩和効果を含むよう
に修正することができる。
【００９８】 図１７は、非線形戦略ジェネレータに適用した、本発明の方法の一実施形態を
示すブロック図である。ここでは戦略ジェネレータが復調段階を含む。これは、
例えばブランチ・メトリックに基づいて動作する、ビタビ・アルゴリズム・ベー
スのデコーダでよい。本発明では、２次データの注入に基づく修正によって修正
した雑音＋干渉の共分散を復調器に供給し、これを「３次データ」と呼ぶ何らか
の新しいデータに適用する。復調器は、２次データが、２次データ自体を含む適
切なビーム形成情報を提供するデータにはいずれも作用できることは明白である
。すなわち、復調器は共分散項を使用するので、３次データは、２次データと実
質的に類似する共分散構造を有するデータをいずれも指すことになる。この場合
の復調器は、共分散情報を使用して入力データ、この場合は３次データを「白色
化」する（すなわち相互関連を解除する）ビタビ・アルゴリズム・ベースの復調
器でよい。代替例では、基準データを使用してチャネルを推定してもよく、基準
データはビタビ法で必要とされる形で復調器に提供することができる。
【００９９】 信号注入方法は、２次信号（または２次データから生成される信号）の一部分
を１次データに加算することを含むことが好ましいが、他の非加法的な結合方法
も本発明の範囲内にあることに留意されたい。例えば、結合の一方法には、１次
データおよび２次データの因数への行列因数分解を行い、その結果得られた因数
を結合して結合信号を形成することが含まれる。因数分解は、本明細書の上記で
説明した一般化した特異値の分解でよい。「ｃｏｍｂｉｎｅ（λi，σi；β）」
を使用して、それぞれ１次データの行列Ｚ1および２次データの行列Ｚ2の因数λ i とσiの結合を定義し、βが２次データの相対量を定義する場合、いくつかの可
能性には次が含まれる。 ｃｏｍｂｉｎｅ（λi，σi；β）＝（λi (1-β)σi β）、および ｃｏｍｂｉｎｅ（λi，σi；β）＝ｍａｘ（λi，βσi）
【０１００】 図１８は、３次データの処理に使用する、本発明の方法の一般的な応用例を示
すブロック図である。図１８に示すように、アップリンク戦略ジェネレータ（例
えば重み決定法）は、（１次データから得られる）基準信号およびデータ・セッ
トに基づく。本発明によると、戦略ジェネレータに入力されるデータは、１次デ
ータと２次データの結合である。戦略ジェネレータの出力は、３次データの処理
に使用されるパラメータ・セットである。線形空間処理の場合、このパラメータ
は重みのセットである。戦略ジェネレータによって生成されるパラメータを較正
データと結合して、ダウンリンク・データを処理するためのダウンリンクの戦略
パラメータを生成できることに留意されたい。
【０１０１】 本発明の方法にはこの他にも多くの応用例が存在する。別の代表的な実施例と
して、良好な基準信号がバーストの一部にしか得られない場合に、受信バースト
のシーケンスについて、アップリンクの処理用重みを決定するという問題を検討
したい。不良の基準信号が生じるのは、例えば決定指向の反復方法を使用して、
受信データから基準信号を抽出する場合である。場合によっては、反復は収束で
きないこともあり、あるいは所望のユーザに対応しない基準信号に収束すること
もある。好ましいＰＨＳ実施形態では、この「偽の」収束を検出する方策は、各
ＰＨＳバースト中にある１６ビットの周期的冗長検査（ＣＲＣ）を使用して、破
損がないかバーストのペイロードを検査するものである。ＣＲＣテストに失格し
た場合、基準信号は破損しており、将来の重み計算には不適当であると判断され
る。例えば、「ＭＵＬＴＩＭＯＤＥ ＩＴＥＲＡＴＩＶＥ ＡＤＡＰＴＩＶＥ
ＳＭＡＲＴ ＡＮＴＥＮＮＡ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ ＭＥＴＨＯＤ ＆ ＡＰ
ＰＡＲＡＴＵＳ」という名称の米国特許出願第０９／２８６，１３５号を参照さ
れたい。この出願は本発明の譲受人に譲渡され、参照により本明細書に組み込ま
れる。本明細書では、このような失格は、検出方法に関係なく基準信号の破損と
呼ぶ。
【０１０２】 現在のバーストに使用する初期重みを選択する際、従来技術の方法では、最も
新しいバーストから計算した古い重みを再使用してＣＲＣテストを通過すること
により、以前のバーストでのＣＲＣの失格に対応している。しかし、古い重みは
、新しい干渉側からの干渉を緩和しない。重みが古くなるのに従い、新しい干渉
側が出現し、不良に処理されたバーストの長いシーケンスを引き起こす可能性が
高くなる。本発明の方法の一態様はこの制限を克服することであり、これには、
最も新しいバーストおよび基準信号を１次データとして使用して、例えばＣＲＣ
テストなどの基準信号選択テストを通過し、未処理の現在のバーストを２次デー
タとして使用する。したがって、本発明のこの態様は、基準信号の破損から回復
するのと同時に、変化する干渉環境において干渉を拒絶する方法を提供する。
【０１０３】 性能 図１９および図２０は、本発明の好ましい実施形態の利点を表している。これ
は、方程式７Ａに説明した共分散に基づく重み計算と合わせた線形アップリンク
処理を含む。図はそれぞれ２つの性能曲線を示している。１つは、通常の最小２
乗法によって決定するアップリンク重みを使用する従来技術の場合であり、もう
一方は本発明の方法の場合である。性能は、線形アップリンク・プロセッサの出
力における、干渉＋雑音比（ＳＩＮＲ）に対する平均信号について測定している
。性能曲線はモンテ・カルロ法、すなわち多数の無作為かつ独立の信号実現を平
均化することによって計算している。
【０１０４】 これらのシミュレーションは、バースト単位の通信を使用する、８素子アンテ
ナを備える通信局の場合である。処理後のデータ・バーストは、８８の独立した
時間サンプルから構成される。シミュレーションを実行するごとに、２バースト
のデータが処理される。１次バーストＺ1は、時空間的に白色の相加性ガウス雑
音においては単一のユーザからなり、 Ｚ1＝ａuｓu＋ｎ1 ここで、ａuは８×１のユーザ空間シグネチャ・ベクトルであり、ｓuは、ユーザ
の１×８８の送信信号波形であり、ｎ1は８×８８のガウス雑音サンプルの行列
である。２次バーストＺ2は１次バーストと同様の構成であるが、干渉側が加算
される。すなわち、 Ｚ2＝ａuｓ’u＋ａiｓi＋ｎ2 となり、ｓ’uは所望ユーザの送信波形であり、ｓiは干渉側の送信波形であり、
ｎ2はガウス雑音であり、ａiは干渉側空間シグネチャである。ユーザおよび干渉
側は、正規化された０．５の点乗積を有するように選択される。
【数１４】
【０１０５】 従来技術の重み計算法では、
【数１５】 を使用してアップリンクの重みベクトルｗを計算するが、ここで検討している本
発明の態様では、
【数１６】 によってアップリンクの重みを計算し、β＝１／１６である。どちらの場合でも
、ユーザ信号ｓ’uを抽出するために、重みを２次データに適用する。したがっ
て、アップリンク処理後の所望の信号電力は
【数１７】 になり、干渉＋雑音の電力は、
【数１８】 になり、ＳＩＮＲはデシベルでＰu−Ｐn+iとなる。
【０１０６】 図１９は、１に等しいユーザと干渉側の電力比（Ｃ／Ｉ比すなわちＣＩＲ）を
維持しながら、所望ユーザの電力（すなわちＳＮＲ）を変えることの効果を示し
ている。図から分かるように、従来技術の方法で生じるＳＩＮＲはＳＮＲに関係
なく不十分であるが、本発明の方法のこの実施形態では、入射信号電力に伴って
増加する改良されたＳＩＮＲを生じている。
【０１０７】 図２０は、所望ユーザのＳＮＲを１５ｄＢに保ちながら、Ｃ／Ｉ比を変えるこ
との効果を示している。従来技術の方法の性能は、本発明のこの実施形態よりも
一様に悪く、Ｃ／Ｉが減少するか、またはそれに相当する干渉側電力が増加する
と、デグラデーションがより著しくなる。
【０１０８】 本発明の一態様は、基地局から遠隔ユーザに送信する信号の形成中に、アンテ
ナ信号セットの形成に適用されるスマート・アンテナ処理戦略（例えば重み）の
送信または受信を決定するプロセスを適合させながら更新するための、または受
信信号を処理して、遠隔ユーザから基地局に送信された信号を推定するための装
置および方法である。戦略計算プロセスの更新は、変化する動作環境に適合させ
るために、アンテナ素子のアレイのアンテナ・ビーム形成（およびヌル形成）特
性を変化させるのに使用することができる。動作環境の変化には、例えば干渉源
となる送信器の位置、数、または作動の違い、チャネル特性の変化などがあり、
これらはデータ・バーストによって異なることがある。このような変化する動作
環境を、変化する干渉環境と呼ぶ。一実施形態では、第２のデータ・セットのス
ケールしたバージョン、または第２データ・セットの特性を取り入れることによ
り、知られている処理戦略計算方法への入力として使用されるデータ・セットを
変更する。第１のデータ・セットとスケールしたバージョンの第２データ・セッ
トとの結合は、入力としての第１データ・セットの使用に代わる、知られている
処理戦略計算法への入力である。したがって、その結果得られる処理戦略計算方
法は、第２のデータ・セットから得た情報を取り入れるが、第２データ・セット
を完全に処理するのに必要とされる計算オーバーヘッドがないように変更される
。
【０１０９】 本発明の装置および方法は、新しい干渉側の波形はいずれも明示的に識別する
必要がなく、また２次データ中の干渉側、例えば現在のバーストから所望の遠隔
ユーザ信号を分離することを試みる必要がないことに留意されたい。例えば、信
号注入実施形態では、２次データのスケーリング、およびスケールしたそのデー
タと１次データの結合以外の計算は行われない。
【０１１０】 また、本発明の各種実施形態は、アンテナ素子で受信した信号を処理するアン
テナ素子のアレイを有する無線受信器、または送信する信号を処理して、アンテ
ナ素子が送信する信号を形成するためのアンテナ素子のアレイを有する無線送信
器にも使用することができることに留意されたい。したがって、用語「無線局」
は一般に、アンテナ素子のアレイを有する受信器にも、アンテナ素子のアレイを
有する送信器にも、送受信両方のためのアンテナ素子のアレイを有する送受信器
にも使用することができる。
【０１１１】 本明細書で使用した用語および表現は、説明のための用語として使用しており
、制限的なものではない。そのような用語および表現の使用には、図示および説
明したフィーチャの同等物、あるいはその部分を排除する意図はない。特許請求
する本発明の範囲内で、様々な修正例が可能であることが認識される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の方法を実装するのに適した要素を含むマルチアンテナ・トランシーバ
・システムの機能ブロック図である。
【図２】 本発明の方法を実装するための１組の命令を実行することができる信号プロセ
ッサを含むトランシーバのより詳細なブロック図である。
【図３】 データの第１セットの１つまたは複数の特徴機能の推定を使用する戦略計算方
法および装置を示すブロック図である。
【図４】 本発明の実施形態のいずれかで使用することができる基準信号ジェネレータを
示すブロック図である。
【図５】 本発明の一実施形態による図３の方法および装置の修正形態を示すブロック図
である。
【図６】 本発明の実施形態を実装するときの、受信済みデータに適用される信号処理オ
ペレーションの一部を示す、図３の別の修正方法および装置を示すブロック図で
ある。
【図７】 共分散ベースの処理戦略に適用される本発明の方法の実施形態を示すブロック
図である。
【図８】 本発明の方法の別の実施形態を実装するときの、受信済みデータに適用される
信号処理オペレーションの一部を示すブロック図である。
【図９】 本発明の方法の別の実施形態を実装するときの、受信済みデータに適用される
信号処理オペレーションの一部を示すブロック図である。
【図１０】 雑音プラス干渉共分散ベースの処理戦略に適用される本発明の方法の実施形態
を実装するときの、受信済みデータに適用される信号処理オペレーションの一部
を示すブロック図である。
【図１１】 データの第１セットと、データの第１セットに対する基準信号とを入力として
有する戦略計算方法および装置を示すブロック図である。
【図１２】 本発明の態様による図１１の方法および装置の修正形態を示すブロック図であ
る。
【図１３】 処理戦略に適用される本発明の方法の信号射出ベースの実施形態を示すブロッ
ク図である。
【図１４】 処理戦略に適用される本発明の方法の合成信号射出特徴抽出実施形態を示すブ
ロック図である。
【図１５】 基準信号と、主データと、第２信号の干渉緩和効果を含むように信号射出によ
って修正される共分散推定とを使用する処理戦略ジェネレータに適用される本発
明の方法の実施形態を示すブロック図である。
【図１６】 本発明の方法の信号射出実施形態の、基準信号、主データ、および雑音プラス
干渉共分散推定器を使用する処理戦略ジェネレータへの応用例を示すブロック図
である。
【図１７】 復調ステージを含む非線形戦略ジェネレータに適用される本発明の方法の信号
射出実施形態を示すブロック図である。
【図１８】 第３データを処理するために使用される、本発明の方法の信号射出実施形態の
一般的応用例を示すブロック図である。
【図１９】 従来技術のアップリンク重み決定方法と、本発明の一実施形態による方法との
性能の比較を示し、ユーザと干渉側の出力の比（Ｃ／Ｉ比すなわちＣＩＲ）を一
定に保つ間の、所望のユーザの の変化の効果を示す図である。
【図２０】 従来のアップリンク重み決定方法と、本発明の一実施形態による方法との性能
の別の比較を示し、所望のユーザのＳＮＲを一定に保つ間の、Ｃ／Ｉ比の変化の
効果を示す図である。
【手続補正書】
【提出日】平成１４年１月２１日（２００２．１．２１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】 類似の方法で、基地局から遠隔の受信側に送信されたダウンリンク信号を、通
常は必ずしもベースバンドにおいてではなく、アンテナ・アレイの各アンテナに
よって送信される信号の振幅および位相を調整することによって形成することが
できる。このような振幅および位相の制御を、複素数の値の重みである送信重み
によって記述することができ、アレイのすべての素子のための重みを、複素数の
値のベクトルである送信重みベクトルによって記述することができる。いくつか
のシステムでは、受信（および／または送信）重みが時間処理項を含み、このよ
うな場合、受信（および／または送信）重みを周波数の関数にして周波数領域に
適用することができるか、あるいは同等に、畳み込みカーネルの形式において適
用された時間の関数にすることができる。別法として、各畳み込みカーネル自体
を１セットの複素数によって記述することができ、畳み込みカーネルのベクトル
を複素数の値の重みベクトルとして書き直すことができるようにし、これは、Ｍ
個のアンテナがあり、各カーネルがＫ個のエントリを有する場合に、ＫＭエント
リのベクトルとなる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】 この適応スマート・アンテナ処理の表現は、各アンテナ素子での信号が振幅お
よび位相で重み付けされるのではなく、一般に時間均化の目的で複素数の値のフ
ィルタによってフィルタ処理される空間時間処理を含むように拡張することがで
きる。このような方法では、各フィルタは、複素数の値の伝達関数またはコンボ
ルビング関数（ｃｏｎｖｏｌｖｉｎｇ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）によって記述するこ
とができる。次いで、すべての要素の適応スマート・アンテナ処理を、Ｍ個の複
素数の値の畳み込み関数の、複素数の値のＭベクトルによって記述することがで
きる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】 時空処理を含む実施形態では、受信重みベクトル中の各要素は時間の関数であ
り、その結果重みベクトルを、第ｉ要素がｗri（ｔ）であるｗr（ｔ）として表
すことができる。次いで信号の推定は以下のように表すことができる。
【数２】 上式で、演算子「＊」は、畳み込みオペレーションを表す。時空処理は、時間均
化と空間処理を組み合わせることができ、特に広帯域信号に対して有用である。
時空処理を使用して信号の推定を形成することは、周波数（フーリエ変換）領域
で同じように実施することができる。ｋを離散的周波数値として、ｓ（ｔ）、ｚ i （ｔ）、およびｗri（ｔ）の周波数領域表現を、それぞれＳ（ｋ）、Ｚi（ｋ）
、およびＷi（ｋ）によって表すと、
【数３】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】 時空処理では、式（２）の畳み込みオペレーションは、通常有限であり、サン
プリング・データに対して実行したときは、空間処理と、有限数のイコライザ・
タップを有する時間領域イコライザを使用する時間均化とを組み合わせることと
同等である。すなわち、ｗri（ｔ）は、有限数のｔの値を有し、同様に、周波数
領域では、Ｗi（ｋ）はそれぞれ有限数のｋ値を有する。畳み込みｗri（ｔ）の
長さがＫである場合、複素数の値のＭ重みベクトルｗrを決定するのではなく、
その列がｗr（ｔ）のＫ値である複素数の値のＭ×Ｋ行列Ｗrを決定する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９３】 状況によっては、例えば２次データが１次データよりも少ないなど、１次デー
タと２次データの量が異なると、図１３に示す方法は、状況に対処するために図
にはない追加の機能ブロックを必要とする場合もあることに留意されたい。この
ような場合は、１次データの量を減らして２次データの量と等しくするか、また
は２次データの量を例えばデータ反復によって拡張することができる。データ（
１次でも２次でも量が少ない方）を拡張する際の主要基準は、戦略生成方法で使
用されるデータの性質（「１つの特性機能」または「複数の特性機能」）をいず
れも維持することである。このようなデータ量を等しくするブロックは図１３に
は示していないが、ブロックが必要な場合にそれを本発明の方法の一部として含
む方式は当業者には明らかであろう。
【手続補正書】
【提出日】平成１４年３月１８日（２００２．３．１８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｌ 1/06 Ｈ０４Ｂ 7/26 Ｄ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ， ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，Ｃ Ｎ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ， ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，Ｋ Ｐ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ， ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，Ｓ Ｇ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 カルピーア，カマライ アメリカ合衆国・94089・カリフォルニア 州・サニーベイル・ワイルドウッド アベ ニュウ・1235・アパートメント・401 (72)発明者 ペトラス，ポール アメリカ合衆国・94086・カリフォルニア 州・サニーベイル・イースト ワシントン アベニュウ・555・アパートメント・ 1503 Ｆターム(参考） 5J021 AA05 AA06 DB01 EA04 FA13 FA29 FA31 FA32 GA06 HA10 5K059 AA08 CC02 CC03 CC04 DD31 5K067 AA03 CC24 EE02 EE10 HH21 KK02 KK03

Claims (40)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 スマート・アンテナ処理戦略を、変化する干渉環境を考慮す
    るように決定する方法であって、前記スマート・アンテナ処理戦略は送信用の信
    号に適用されて、アンテナ素子のアレイを含む無線局から遠隔ユーザへ送信する
    ためのアンテナ素子信号のセットが形成され、あるいは、前記無線局のアンテナ
    素子のセットからの受信信号のセットに適用されて、前記受信信号が処理され、
    遠隔ユーザによって前記無線局へ送信された信号の推定値が得られ、 （ａ）スマート・アンテナ処理戦略を、第１のセットの受信データおよび前記
    第１のセットの受信データのための基準信号の関数として計算する処理を提供す
    ることを含み、前記戦略計算処理は、前記第１のセットの受信データにおいて存
    在する前記干渉環境を考慮し、さらに、 （ｂ）結合を、前記第１のセットの受信データおよび第２のセットの受信デー
    タの関数として形成することを含み、前記結合は、前記第２のセットの受信デー
    タを組み込むデータを含み、前記結合が、前記第２のセットの受信データに存在
    するが前記第１のセットの受信データには存在しない前記干渉環境の態様を考慮
    するようにし、さらに、 （ｃ）前記スマート・アンテナ処理戦略を、ステップ（ｂ）において形成され
    た前記結合を入力として、前記提供された計算処理を使用することによって計算
    することを含む方法。
  2. 【請求項２】 前記戦略計算方法が入力として、前記基準信号、前記第１の
    セットの受信データ、および前記第１のセットの受信データの１つまたは複数の
    特性機能の推定値を有し、 結合を形成する前記ステップが、前記計算処理が入力として有する前記特性機
    能の少なくとも１つの修正された機能推定値を形成し、前記修正された推定値が
    前記第２のセットの受信データの前記特性機能の量を、前記第１のセットの受信
    データの前記各特性機能に組み込むようにし、 計算するステップ（ｃ）が、前記第１のセットの受信データ、前記第１のセッ
    トの受信データの前記基準信号および前記修正された機能推定値を入力として、
    前記提供された計算処理を使用する、請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記量が、調整可能パラメータによって定義された調整可能
    な量である、請求項２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記戦略計算方法が暗示的あるいは明示的に、前記第１のセ
    ットの受信データの１つまたは複数の特性機能を干渉軽減のために使用し、結合
    を形成する前記ステップが、 前記第１のセットの受信データ、および、前記第２のセットの受信データから
    決定され、かつ前記第２のセットの受信データの前記対応する特性機能と実質的
    に同じである少なくとも１つの特性機能を有する補足信号データのセットの量を
    結合することを含む、請求項１に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記量が、調整可能パラメータによって定義された調整可能
    な量である、請求項４に記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記第２のセットの受信データから決定された前記補足信号
    データのセットが、前記第２のセットの受信データを含む、請求項４に記載の方
    法。
  7. 【請求項７】 前記結合することが、前記第１のセットの受信データ、およ
    び前記第２のセットの受信データから決定された前記補足信号データのセットの
    前記量の合計を形成することによる、請求項４に記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記結合することが、１次および２次データの行列因数分解
    を実行すること、および結果として生じる因数を結合することを含む、請求項４
    に記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記第１のセットの受信データおよび第２のセットの受信デ
    ータがバースト毎に受信され、前記第１のセットの受信データおよび第２のセッ
    トの受信データが同じデータのバーストにおいて含まれる、請求項１に記載の方
    法。
  10. 【請求項１０】 前記第１のセットの受信データおよび第２のセットの受信
    データがバースト毎に受信され、前記第１のセットの受信データおよび第２のセ
    ットの受信データが異なるデータのバーストにおいて含まれる、請求項１に記載
    の方法。
  11. 【請求項１１】 前記決定されたスマート・アンテナ処理戦略を適用して、
    前記第２のセットの受信データを処理するステップをさらに含む、請求項１に記
    載の方法。
  12. 【請求項１２】 前記決定されたスマート・アンテナ処理戦略を適用して、
    第３のセットのデータを処理するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法
    。
  13. 【請求項１３】 前記提供された戦略計算処理において入力された前記第１
    のセットの受信データの前記特性機能推定値が、前記第１のセットの受信データ
    の共分散の推定値を含む、請求項２に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記戦略計算処理において入力された前記共分散推定値が
    、雑音＋干渉＋信号共分散推定値によって表現される、請求項１３に記載の方法
    。
  15. 【請求項１５】 前記戦略計算処理において入力された前記共分散推定値が
    、雑音＋干渉共分散推定値である、請求項１３に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記結合するステップ（ｂ）が、修正された共分散推定値
    を形成することを含み、前記修正された共分散推定値を形成することが、 前記第１のセットの受信データの共分散推定値を形成すること、 前記第２のセットの受信データの共分散推定値を形成すること、および 前記第１のセットの受信データの前記共分散推定値、および、前記第２のセッ
    トの受信データの前記共分散推定値および調整可能パラメータの積を合計するこ
    とをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 前記結合するステップ（ｂ）が、修正された共分散推定値
    を形成することを含み、前記修正された共分散推定値を形成することは、前記１
    次データの行列因数分解を実行すること、前記２次データの行列因数分解を実行
    すること、および前記結果として生じる因数を結合して前記修正された共分散推
    定値を形成することをさらに含み、前記結合における前記因数の相対量は調整可
    能パラメータによって定義される、請求項１３に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記スマート・アンテナ処理戦略を適用することが、重み
    のセットを適用することを含み、前記スマート・アンテナ処理戦略計算処理が前
    記重みのセットを計算する、請求項１に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 無線局のアンテナ・アレイから受信された受信信号のセッ
    トを処理するための装置であって、 （ａ）第１のセットの受信信号のための基準信号データを提供するための基準
    信号プロセッサと、 （ｂ）結合を、前記第１のセットの受信データおよび第２のセットの受信デー
    タの関数として形成するための結合器とを含み、前記結合は、前記第２のセット
    の受信データを組み込むデータを含み、前記結合が、前記第２のセットの受信デ
    ータに存在するが前記第１のセットの受信データには存在しない干渉環境の態様
    を考慮するようにし、さらに、 （ｃ）スマート・アンテナ戦略を計算し、前記受信信号のセットに適用して、
    遠隔ユーザによって送信されたユーザ信号の推定値を決定するか、あるいは、送
    信用の信号に適用して前記送信信号を前記遠隔ユーザへ送信するように構成され
    た、適応スマート・アンテナ戦略計算プロセッサを含み、前記戦略計算プロセッ
    サは、前記基準信号データおよび前記結合を入力として有する装置。
  20. 【請求項２０】 前記結合器が機能推定器を含み、前記第１のセットの受信
    データの少なくとも１つの特性機能の機能推定値を形成し、前記機能推定値は前
    記第２のセットの受信データの前記特性機能の量を、前記第１のセットの受信デ
    ータの前記各特性機能に組み込み、 前記戦略計算プロセッサが入力として、前記基準信号、前記第１のセットの受
    信データ、および前記結合器によって形成された前記機能推定値を有する、請求
    項１９に記載の装置。
  21. 【請求項２１】 前記量が、調整可能パラメータによって定義された調整可
    能な量である、請求項２０に記載の装置。
  22. 【請求項２２】 前記戦略計算プロセッサが暗示的あるいは明示的に、第１
    のセットの受信データの１つまたは複数の特性機能を干渉軽減のために使用し、
    前記第１のセットの受信データ、および、前記第２のセットの受信データから決
    定され、かつ前記第２のセットの受信データの前記対応する特性機能と実質的に
    同じである少なくとも１つの特性機能を有する補足信号データのセットの量を結
    合するように構成される、請求項１９に記載の装置。
  23. 【請求項２３】 前記量が、調整可能パラメータによって定義された調整可
    能な量である、請求項２２に記載の装置。
  24. 【請求項２４】 前記結合器によって前記第２のセットの受信データから決
    定された前記補足信号データのセットが、前記第２のセットの受信データを含む
    、請求項２２に記載の装置。
  25. 【請求項２５】 前記結合器が、前記第１のセットの受信データ、および前
    記第２のセットの受信データから決定された前記補足信号データのセットの前記
    量の合計を形成するようにさらに構成される、請求項２２に記載の装置。
  26. 【請求項２６】 前記結合器が、１次および２次データの行列因数分解を実
    行するように、かつ結果として生じる因数を結合するようにさらに構成される、
    請求項２２に記載の装置。
  27. 【請求項２７】 前記第１のセットの受信データおよび第２のセットの受信
    データがバースト毎に受信され、前記第１のセットの受信データおよび第２のセ
    ットの受信データが同じデータのバーストにおいて含まれる、請求項１９に記載
    の装置。
  28. 【請求項２８】 前記第１のセットの受信データおよび第２のセットの受信
    データがバースト毎に受信され、前記第１のセットの受信データおよび第２のセ
    ットの受信データが異なるデータのバーストにおいて含まれる、請求項１９に記
    載の装置。
  29. 【請求項２９】 前記決定されたスマート・アンテナ処理戦略が適用されて
    、前記第２のセットの受信データが処理される、請求項１９に記載の装置。
  30. 【請求項３０】 前記決定されたスマート・アンテナ処理戦略が適用されて
    、第３のセットのデータが処理される、請求項１９に記載の装置。 【請求項３０】 （ｄ）送信戦略を、前記決定されたスマート・アンテナ処
    理戦略から、かつ較正データから形成するための送信信号回路をさらに含み、前
    記較正データは、異なるアンテナ素子のための受信および送信電子パスにおける
    差異を考慮する、請求項１９に記載の装置。
  31. 【請求項３１】 前記機能推定器が、共分散を推定するための共分散推定器
    を含み、前記推定された共分散が前記戦略計算プロセッサの前記機能推定値入力
    に結合される、請求項２０に記載の装置。
  32. 【請求項３２】 前記共分散推定器が、前記戦略計算プロセッサの前記機能
    推定値入力に結合された雑音＋干渉＋信号共分散推定値を決定する、請求項３１
    に記載の装置。
  33. 【請求項３３】 前記共分散推定器が、前記戦略計算プロセッサの前記機能
    推定値入力に結合された雑音＋干渉共分散推定値を決定する、請求項３１に記載
    の装置。
  34. 【請求項３４】 前記結合器が、 入力として前記第１のセットの受信データを有する第１の共分散推定器と、 入力として前記第２のセットの受信データを有する第２の共分散推定器と、 前記第１の共分散推定器によって出力された前記第１のセットの受信データの
    前記共分散推定値、および、前記第１の共分散推定器によって出力された前記第
    ２のセットの受信データの前記共分散推定値および調整可能パラメータの積を合
    計するための加算器とを実施するようにさらに構成され、前記加算器は共分散推
    定値を形成し、前記共分散推定値は前記戦略計算プロセッサの前記機能推定値入
    力に結合される、請求項３１に記載の装置。
  35. 【請求項３５】 前記結合器が、出力として、修正された共分散推定値を形
    成するようにさらに構成され、前記修正された共分散推定値の形成は、前記１次
    データの行列因数分解を実行すること、前記２次データの行列因数分解を実行す
    ること、および前記結果として生じる因数を結合して前記修正された共分散推定
    値を形成することを含み、前記結合における前記因数の相対量は調整可能パラメ
    ータによって定義され、前記修正された共分散推定値出力は前記戦略計算プロセ
    ッサの前記機能推定値入力に結合される、請求項３１に記載の装置。
  36. 【請求項３６】 前記スマート・アンテナ処理戦略を適用することが、重み
    のセットを適用することを含み、前記戦略計算プロセッサが前記重みのセットを
    計算する、請求項１９に記載の装置。
  37. 【請求項３７】 無線局のアンテナ・アレイから受信された受信信号のセッ
    トを処理するための装置であって、 （ａ）第１のセットの受信信号のための基準信号データを提供するための手段
    と、 （ｂ）結合を、前記第１のセットの受信データおよび第２のセットの受信デー
    タの関数として形成するための手段とを含み、前記結合は、前記第２のセットの
    受信データを組み込むデータを含み、前記結合が、前記第２のセットの受信デー
    タに存在するが前記第１のセットの受信データには存在しない干渉環境の態様を
    考慮するようにし、さらに、 （ｃ）適応スマート・アンテナ戦略を計算し、前記受信信号のセットに適用し
    て、遠隔ユーザによって送信されたユーザ信号の推定値を決定するか、あるいは
    、送信用の信号に適用して前記送信信号を前記遠隔ユーザへ送信するための手段
    を含み、戦略計算プロセッサは、前記基準信号データおよび前記結合を入力とし
    て有する装置。
  38. 【請求項３８】 前記第１のセットの受信データが、前記遠隔ユーザがデー
    タを前記無線局に送信中であるときから受信された信号データを含み、ステップ
    （ｃ）において決定された前記スマート・アンテナ処理戦略がビームを前記遠隔
    ユーザに向けて送り、ヌルを前記第２のセットのデータに含まれる干渉側に向け
    て送るようにする、請求項１に記載の方法。
  39. 【請求項３９】 前記第１のセットの受信データが、前記基準信号が基準信
    号選択テストにパスしたときから受信された信号データを含む、請求項１に記載
    の方法。
  40. 【請求項４０】 （ｄ）初期アンテナ処理戦略で開始して最終アンテナ処理
    戦略を反復的に決定する反復的戦略計算方法を提供することをさらに含み、 ステップ（ｃ）において決定された前記スマート・アンテナ処理戦略が、ステ
    ップ（ｄ）において提供された前記反復的戦略計算方法のための前記初期アンテ
    ナ処理戦略として使用される、請求項１に記載の方法。
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