JP4002306B2 - 送信方法及び無線システム - Google Patents

Description

発明の分野
本発明は、信号送信及び受信のための送信器及び受信器を含む少なくともベースステーション及びターミナルを備えた無線システムに使用するデータ送信方法であって、トレーニングシーケンスを含むバーストで信号を送信し、送信されるべき信号に対し少なくとも２つの所定の変調方法を使用することができ、そしてその使用する変調方法を別の所定の変調方法に交換できるようなデータ送信方法に係る。
又、本発明は、信号送信及び受信のための送信器及び受信器を含む少なくともベースステーション及びターミナルを備えた無線システムであって、送信器は、トレーニングシーケンスを含むバーストで信号を送信するように構成され、送信されるべき信号に対して少なくとも２つの所定の変調方法を使用することができ、そしてその使用する変調方法を別の所定の変調方法に交換できるような無線システムにも係る。
先行技術の説明
無線電話システムでは、チャンネル即ち無線経路の質が常時変化する。無線システムでは、多経路伝播、フェージング、周囲からの干渉等を含む多数のファクタによりチャンネルの質が影響を受ける。
既知の無線システムをプランニングするときには、チャンネルの質が低下したときでも信号の質を保証することが目的となる。データ送信方法をプランニングするときの重要なパラメータは、送信経路に使用される変調方法である。送信経路にはロスが生じそして送信経路の容量に限度があるために、送信されるべきデータ記号をそのまま送信することができず、良好な送信経路容量及び送信の質を得るために適当な方法で記号を変調しなければならない。換言すれば、既知のシステムが進展するときには、送信の質を保証する変調方法の選択に重点が置かれ、この場合には、悪いチャンネル状態における変調方法の性能に重点が置かれる。従って、既存の方法は、データレートの高い信号を送信する能力が比較的悪い。換言すれば、容量を犠牲にして送信の質が保証されている。
既知の変調方法は、例えば、ＧＳＭセルラー無線システム（移動通信用のグローバルシステム）に使用されるガウス最小シフトキーイング（ＧＭＳＫ）である。これは、狭い周波数スペクトル及び高い性能を有する一方、データ送信レートがあまり高くない。コード化連続位相変調方法（ＣＰＭ）は、通常、狭い周波数スペクトル及び高い性能を有し、高いデータレートを可能にする。しかしながら、必要とされる装置の構造が複雑になり、このため、これらの方法は、既知のシステムでは使用されていない。
既知の無線システムでは、連続的な接続中に変調方法を滑らかに切り換えることが問題となる。変調方法の切り換えは、特に受信器において問題を生じる。というのは、送信器が前もって受信器に通知せずに変調方法を切り換えるからである。しかしながら、例えば、パケット交換データ送信においては変調方法の滑らかな切り換えが必要である。更に、高速関連制御チャンネル（ＦＡＣＣＨ）信号は、高いデータレートを許し従って干渉を生じる傾向のある変調方法によってデータが送信される場合でも、特にＧＳＭ無線システムにおいては干渉から充分に保護されねばならない。
発明の要旨
従って、本発明の目的は、上記問題を解消する方法、及びこの方法を実施する無線システムを提供することである。受信器は、送信器に使用された変調方法を前もって知らなくても、送信された信号を効果的に復調しそして検出することができる。これは、冒頭で述べた形式の方法において、送信信号を受信したときに、各変調方法に対応するやり方でそれを復調し、使用する各変調方法に対応するインパルス応答推定値を受信信号に対して形成し、その送信信号に対して使用された変調方法をインパルス応答推定値から推測し、そしてその推測した変調方法に基づく信号を検出すべく選択することを特徴とする方法により達成される。又、この方法は、送信信号を受信したときに、１つの復調方法のみによってそれを復調し、使用する各変調方法に対応するインパルス応答推定値を受信信号に対して形成し、その送信信号に対して使用された変調方法をインパルス応答推定値から推測し、そして信号を検出することも特徴とする。
又、本発明は、無線システムにも係る。本発明のシステムは、受信器が、使用する各変調方法に対応するやり方で受信信号を復調するための少なくとも１つの復調器と、使用する各変調方法に対応するインパルス応答推定値を形成するための手段と、復調された信号を検出器に対して選択するための手段と、上記インパルス応答推定値から送信信号に対して使用された変調方法を推測すると共に、対応的に復調された信号を検出器に対して選択する手段を制御するための手段とを備えたことを特徴とする。又、このシステムは、受信器が、１つのみの復調器と、使用する各変調方法に対応するインパルス応答推定値を形成する手段と、このインパルス応答推定値から送信信号に対して使用された変調方法を推測する手段と、信号を検出する検出器とを備え、そして送信器が、受信器の１つの復調器によって復調できる変調方法を使用するように構成されたことを特徴とする。
本発明の方法及びシステムは、多数の効果を発揮する。本発明の解決策は、異なる変調方法を滑らかに結合できるようにする。特にパケット形式の送信において、公知技術よりも高速のデータ送信が実現される。ＧＳＭシステムでは、ＦＡＣＣＨビットを送信せずに公知技術に基づいて信号送信を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
図１は、受信器のブロック図である。
図２は、受信器のブロック図である。
図３は、送信器のブロック図である。
図４ａは、ＧＳＭシステムの通常のバーストを示す図である。
図４ｂは、通常バーストの変形を示す図である。
好ましい実施形態の詳細な説明
本発明の解決策は、ＧＳＭ形式の無線システムに特に適用するが、これに限定されるものではない。
先ず、図１を参照して本発明の方法及び受信器を説明する。ベースステーション又はターミナルのいずれかである受信器は、アンテナ１００により信号を受信する。高周波信号は、アンテナから高周波手段１０２へ伝播し、該手段は、受信信号に局部発振器の信号を乗算し、そしてその乗算結果をローパスフィルタする。このようにして形成された中間即ち基本帯域信号は、Ａ／Ｄコンバータ１０４においてデジタル信号に変換される。このデジタル信号は、復調器１０６で復調される。復調器１０６は、Ｎ個の復調形態の各々に対して特定の復調器を構成するように動作する。復調器１０６の後、手段１０８において復調された信号に対してインパルス応答推定値が形成される。このインパルス応答推定値は、手段１１０へ伝播し、該手段は、最大見込みに基づいて、送信の際にその受信信号が変調されたところの変調を推測するのが好ましい。最大見込みの原理は、インパルス応答のエネルギー、信号対雑音比、又は信号対干渉比に基づく。高いインパルス応答エネルギー、良好な信号対雑音比、又は良好な信号対干渉比は、最もあり得べき変調方法を指示する。手段１１０は、好ましくはマルチプレクサである選択手段１１２を制御し、最大見込みに基づいて信号の変調に最良に対応する復調器から検出器１１４への信号を選択する。又、手段１１０は、信号の変調に対して正しいモードで動作するように検出器１１４を制御する。検出された信号は、更に、本発明の解決策に関与しない公知のプロセスへと送られる。
図２は、異なるやり方で変調された信号を単一の復調方法で復調するときに適用できる別の受信器解決策を示す。このような変調方法は、例えば、ガウス最小シフトキーイング（ＧＭＳＫ）及び差動コード化２進連続位相変調（ＤＢＣＰＭ）方法である。ＧＭＳＫ変調は、当業者に明らかな変調方法であり、そしてＤＢＣＰＭ変調は、ＧＳＭ標準化フォーラムで提案されている。ＤＢＣＰＭ変調に関連しそして参考としてここに取り上げる文書は、コードＥＴＳＩ ＳＴＣ ＳＭＧ２ ＷＰＢ：Ｔｄｏｃ ＳＭＧ２ ＷＰＢ ５２／９８である。ＤＢＣＰＭ変調では、信号がπ／４のような変調指数で乗算される。図２の解決策では、受信信号がアンテナ２００から図１の場合と同様の高周波手段２０２へ伝播する。中間即ち基本帯域信号は、Ａ／Ｄコンバータ２０４においてデジタル信号に変換される。このデジタル信号は、復調器２０６で復調され、そして手段２０８においてこの信号でインパルス応答推定値が形成される。特定の推定ブロックにおいて各変調方法に対し特定のインパルス応答推定値が形成される。手段２１０において、好ましくは最大見込みの原理を用いることにより、インパル応答推定値に基づいて変調方法が推測される。最大見込みの原理は、インパルス応答のエネルギー、信号対雑音比、又は信号対干渉比に基づく。高いインパルス応答エネルギー、良好な信号対雑音比、又は良好な信号対干渉比は、最もあり得る変調方法を指示する。手段２１０は、復調器から到着した復調信号を検出できるように検出器２１２のモードを制御する。検出された信号は、更に、本発明の考えからに関与しない公知のプロセスへと送られる。
図１の解決策では、検出器１１４が、変調方法を選択するための手段１１０の動作に影響を及ぼし得る。この場合、使用する変調は、少なくとも部分的に検出された信号によっても推定され、即ち最初の推定の正しさがチェックされ、そして手段１１０と、検出器１１４の検出モードとが制御される。図２の解決策では、検出器２１２の検出モードを、検出された信号に基づいて変更することができる。信号は、例えば、バーストの一部分によって部分的に検出することもできる。
図３は、送信器のブロック図を例示するものである。送信器は、コントローラ３０２によって制御される変調器３００を備えている。この変調器は、送信されるべき信号を少なくとも２つの変調方法で変調することができる。コントローラ３０２は、変調器に使用される変調方法を選択する。例えば、ＧＳＭシステムでは、接続の質が許す限り、送信器は、ＤＢＣＰＭ変調方法により高いデータレートで信号を送信するが、ＦＡＣＣＨ情報を含むバーストを伴う送信器は、従来のＧＭＳＫ変調方法により低いデータ送信レートで送信する。例えば、ＤＢＣＰＭ変調は、ＧＭＳＫ変調に比して２倍のデータ送信レートを有する。他の変調対は、１／４オフセット直角振幅変調（Ｑ−Ｏ−ＱＡＭ）及び２進オフセット直角振幅変調（Ｂ−Ｏ−ＱＡＭ）を含む。しかしながら、本発明は、変調方法に限定されるものではない。変調された信号は高周波手段３０４に伝播し、該手段は、信号に搬送波を乗算しそしてそれをハイパスフィルタする。高周波信号は、アンテナ３０６へ送られ、該アンテナはこの信号を高周波として周囲へ放射する。
ＧＳＭシステムの場合について詳細に述べると、送信器は、ＤＢＣＰＭ及びＧＭＳＫ変調方法により送信を行う。図４Ａは、ＧＳＭ無線システムにおける通常のバーストを示す。このバーストは、データ部分４００と、ＦＡＣＣＨフラグビット４０２と、トレーニングシーケンス４０４と、第２のＦＡＣＣＨフラグビット４０６と、第２のデータ部分４０８とを含む。従来のＧＳＭ送信では、ＦＡＣＣＨ信号が、トレーニングシーケンス４０４の両側に２つのビット４０２及び４０６を使用している。ＦＡＣＣＨビットを確実に送信することが非常に重要である。それ故、ＦＡＣＣＨビットを含むバーストは、常に、低いデータ送信レートで送信され、即ち従来のＧＭＳＫ変調で送信される。従って、高いデータ送信レートで送信されそしてＤＢＣＰＭ変調方法で変調されるバーストにはＦＡＣＣＨビットは必要とされない。データ部分４１０と、トレーニングシーケンス４１２と、第２のデータ部分４１４とを含むこの種のバーストが図４Ｂに示されている。本発明の解決策では、異なるバーストのトレーニングシーケンス４０４及び４１２が好ましくは時間ドメインにおいて重畳され、即ちそれらはバーストにおいて同じ点にある。又、本発明の解決策では、変調されたトレーニングシーケンスが実質的に直交し、それ故、互いに最大限に異なり、変調の分離を容易にする。
添付図面の例を参照して本発明を以上に詳細に説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、請求の範囲に記載した本発明の範囲内で種々の変更がなされ得ることが明らかであろう。

Claims (21)

1. 信号送信及び受信のための送信器及び受信器を含む少なくともベースステーション及びターミナルを備えた無線システムに使用するデータ送信方法であって、トレーニングシーケンス(404,412)を含むバーストで信号を送信し、送信されるべき信号に対し少なくとも２つの所定の変調方法を使用することができ、そしてその使用する変調方法を別の所定の変調方法に交換できるようなデータ送信方法において、
   送信信号を受信したときに、各変調方法に対応するやり方でそれを復調し、
   使用する各変調方法に対応するインパルス応答推定値を受信信号に対して形成し、そして
   その送信信号に対して使用された変調方法をインパルス応答推定値から推測し、そしてその推測した変調方法に基づく信号を検出すべく選択する、
   という段階を含むことを特徴とする方法。
2. 信号送信及び受信のための送信器及び受信器を含む少なくともベースステーション及びターミナルを備えた無線システムに使用するデータ送信方法であって、トレーニングシーケンス(404,412)を含むバーストで信号を送信し、送信されるべき信号に対し少なくとも２つの所定の変調方法を使用することができ、そしてその使用する変調方法を別の所定の変調方法に交換できるようなデータ送信方法において、
   送信信号を受信したときに、１つの復調方法のみによってそれを復調し、
   使用する各変調方法に対応するインパルス応答推定値を受信信号に対して形成し、そして
   その送信信号に対して使用された変調方法をインパルス応答推定値から推測し、そして信号を検出する、
   という段階を含むことを特徴とする方法。
3. 信号を検出するための検出モードは、使用する変調方法に基づいて選択される請求項２に記載の方法。
4. 変調方法は、最大見込みの原理によりインパルス応答から推測される請求項１又は２に記載の方法。
5. トレーニングシーケンス(404,412)は、各変調方法により送信されるバーストにおいて時間ドメインで重畳される請求項１又は２に記載の方法。
6. 異なる変調方法により変調されそして時間ドメインで重畳されるトレーニングシーケンス(404,412)は、相互に実質的に直交し、これにより、受信における異なる変調方法の分離が容易になる請求項５に記載の方法。
7. 変調方法は、インパルス応答のエネルギー、信号対雑音比又は信号対干渉比によってインパルス応答から推測される請求項１又は２に記載の方法。
8. 受信信号は少なくとも部分的に検出され、そしてその検出された部分は、受信信号の変調方法が推測されるときに使用される請求項１又は２に記載の方法。
9. 異なるデータ送信レートで動作する変調方法が使用される請求項１又は２に記載の方法。
10. ＧＳＭ無線システムが使用されそしてＦＡＣＣＨ信号が送信されるときには、ＦＡＣＣＨ信号が常に低いデータ送信レートで送信され、これにより、高いデータ送信レートで作用するバースト(412)にはＦＡＣＣＨビットが必要とされない請求項９に記載の方法。
11. ２つの変調方法が使用され、その一方は、高いデータ送信レートを可能にするＤＢＣＰＭであり、そしてその他方は、ＧＭＳＫである請求項９に記載の方法。
12. 信号送信及び受信のための送信器及び受信器を含む少なくともベースステーション及びターミナルを備えた無線システムであって、送信器は、トレーニングシーケンス(404,412)を含むバーストで信号を送信するよう構成され、送信されるべき信号に対して少なくとも２つの所定の変調方法を使用することができ、そしてその使用する変調方法を別の所定の変調方法に交換できるような無線システムにおいて、受信器は、
    使用する各変調方法に対応するやり方で受信信号を復調するための少なくとも１つの復調器(106,206)と、
    使用する各変調方法に対応するインパルス応答推定値を形成する手段(108)と、
    復調された信号を検出器(114)に対して選択するための手段(112)と、
    上記インパルス応答推定値から送信信号に対して使用された変調方法を推測すると共に、対応的に復調された信号を検出器(114)に対して選択する手段(112)を制御するための手段(110)とを備えたことを特徴とする無線システム。
13. 信号送信及び受信のための送信器及び受信器を含む少なくともベースステーション及びターミナルを備えた無線システムであって、送信器は、トレーニングシーケンス(404,412)を含むバーストで信号を送信するよう構成され、送信されるべき信号に対して少なくとも２つの所定の変調方法を使用することができ、そしてその使用する変調方法を別の所定の変調方法に交換できるような無線システムにおいて、受信器は、
    １つのみの復調器(206)と、
    使用する各変調方法に対応するインパルス応答推定値を形成する手段(208)と、
    このインパルス応答推定値から送信信号に対して使用された変調方法を推測する手段(210)と、
    信号を検出する検出器(212)とを備え、そして送信器は、
    受信器の１つの復調器(206)により復調できる変調方法を使用するように構成されたことを特徴とする無線システム。
14. インパルス応答から変調方法を推測する手段(110,210)は、最大見込みの原理を使用するように構成された請求項１２又は１３に記載の無線システム。
15. 異なるバーストのトレーニングシーケンス(404,412)が、送信器により使用される各変調方法において時間ドメインで重畳される請求項１２又は１３に記載の無線システム。
16. 異なる変調方法により変調されそして時間ドメインで重畳されるトレーニングシーケンス(404,412)は、相互に実質的に直交し、これにより、受信器における異なる変調方法の分析容量が増加する請求項１５に記載の無線システム。
17. インパルス応答から変調方法を推測する手段(110,210)は、インパルス応答のエネルギー、信号対雑音比、又は信号対干渉比を使用するように構成された請求項１２又は１３に記載の無線システム。
18. 受信器は、信号を少なくとも部分的に検出するように構成され、そして変調方法を推測する手段(110,210)は、その検出された部分を使用するように構成された請求項１２又は１３に記載の無線システム。
19. 送信器は、異なるデータ送信レートで動作する変調方法を使用するように構成された請求項１２に記載の無線システム。
20. 上記無線システムは、ＦＡＣＣＨ信号を送信するように構成されたＧＳＭ無線システムであり、その送信器は、ＦＡＣＣＨ信号を常に低いデータ送信レートで送信するように構成され、これにより、高いデータ送信レートで作用する変調方法のバーストにはＦＡＣＣＨビットが必要とされない請求項１９に記載の無線システム。
21. 送信器は２つの変調方法を使用するように構成され、その一方は、高いデータ送信レートを可能にするＤＢＣＰＭであり、そしてその他方は、ＧＭＳＫである請求項１２又は１３に記載の無線システム。

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