JP4138026B2 - 信頼距離帯域幅低減のための制御を採用している無線通信用の方法及び装置 - Google Patents
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Description
本発明は、双方向無線通信システム分野に関し、更に特定すれば、移動体電話ユーザー(セルラー及びパーソナル通信システム)、基本交換電気通信無線電話、無線データ通信、双方向ページング、及びその他の無線システムと通信するための方法及び装置に関する。
従来型セルラーシステム
今日では、初期のシステムでは満足できなかった移動体サービスに対する大きな要求により、セルラー移動体電話システムが発達してきている。セルラーシステムでは、膨大な数のユーザーにワイヤレス双方向無線周波数(RF)通信を提供するために、セルのグループ内で周波数を「再使用」する。各セルは狭い地理的区域をカバーし、隣接するセルのグループが集まって広い地理的領域をカバーする。各セルは、セルラーユーザーをサポートするのに利用できるRFスペクトル全体の一部分を保有する。各セルのサイズは異なっており(例えば、マクロセル、マイクロセル)一般的には容量が決まっている。セルの実際の形とサイズは地形、人工的環境、通信の質、要求されるユーザー容量の複雑な関数である。セルは地上線又はマイクロウェーブリンクによって互いに接続され、更に移動体通信に適合した電話中継局経由で公衆電話網(PSTN)に接続されている。移動体ユーザーがセル間を移動するにつれ、ユーザーはセルからセルへとハンドオフされ(手渡され)、通常は周波数が変更されることになる。
従来のセルラーシステムでは、各セルは、セル内のセルラーユーザーと送受信するためのRF送信機及びRF受信機が併設された基地局を有している。基地局は、ユーザーに順方向チャネル通信を送信するための順方向RF周波数帯(搬送波)と、セル内のユーザーからの逆方向チャネル通信を受信するための逆方向RF搬送波とを使用している。
順方向チャネル通信と逆方向チャネル通信は別々の周波数帯を使用するので両方向で同時に送信することができる。このオペレーションは周波数分割二重(FDD)通信方式と呼ばれる。時分割二重(TDD)通信方式では、順方向チャネルと逆方向チャネルとが同一周波数帯を交互に使用する。
基地局は、ユーザーへRF接続を提供する以外に、移動体電話中継局(MTSO)への接続も提供する。通常のセルラーシステムでは、カバーする領域に亘って1つ又はそれ以上のMTSOが使用される。各MTSOは、セルラーシステム内の多数の基地局及び関係するセルにサービスを提供することができ、(PSTNのような)他のシステムとセルラーシステムとの間の通話又はセルラーシステム内での通話の経路指定のための中継オペレーションをサポートする。
基地局は通常、基地局コントローラー(BSC)を使ってMSTOに制御されている。BSCはRF搬送波を割り当てて通話をサポートし、基地局間の移動体ユーザーのハンドオフを調整し、基地局の状態をモニターし報告する。単一のMSTOにより制御される基地局の数は、各基地局の通信量、MTSOと基地局との間の相互接続のコスト、サービスエリアのトポロジー、他の類似因子によって異なる。
基地局間のハンドオフは、例えば、移動体ユーザーが第1のセルから隣接する第2のセルに移動する際に生じる。ハンドオフは、トラヒック容量を使い果たした基地局、或いは通信品質が低下しつつある基地局の負荷を軽減する際にも生じる。ハンドオフは特定のユーザーに関する、第1セル用の基地局から第2セル用の基地局への、通信の移転である。従来のセルラーシステムでは、ハンドオフの間に移転期間が生じることがあり、その間は移動体ユーザーへの順方向及び逆方向通信のサービスが第1セル用の基地局によって行われていて、第2セルではまだ確立されてはいない。
従来のセルラーシステムは幾つかの技術の中の1つを採用して、セルラー領域に亘ってセルからセルへとRF帯域幅を再使用している。無線信号から受信されるパワーは、送信機と受信機との間の距離が増すに従って低下する。従来の周波数再使用技術は、再使用計画を実行するためパワーフェージング技術に依存している。周波数分割多重アクセス(FDMA)システムでは、通信チャネルは、割り当てられた継続的送信のための特定の周波数と帯域幅(搬送波)から成っている。搬送波が所与のセル内で使用中の場合、その搬送波が再使用できるのは、その所与のセルから十分に離れていて、再使用位置の信号が前記所与のセル内の搬送波と干渉する恐れがないセル内だけである。再使用位置がどれくらい離れていなければならないか、何が重大な干渉を引き起こすかは、個々の特有の事情によって決まる。
TDMAの従来型セルラーアーキテクチャ
TDMAシステムでは、時間は規定長のタイムスロットに分割される。タイムスロットはフレームに分類され、各フレーム内の同種のタイムスロットは同じチャネルに割り当てられる。全フレームに亘って同種のタイムスロットのセットを1つのタイムスロットと呼ぶのが一般的である。各ロジカルチャネルには、コモンキャリア帯域に単数又は複数のタイムスロットが割り当てられている。各ロジカルチャネルを通して通信を搬送する無線送信はこのように不連続である。無線送信機は、タイムスロットが割り当てられていない間はオフとなる。
単一のタイムスロットを占有することになる各個々の無線送信は、バーストと呼ばれる。各TDMAでは1つ又はそれ以上のバースト構造を定義する。通常、少なくとも2つのバースト構造があり、1つはユーザーのシステムへの初期アクセスと同期化用であり、もう1つはユーザーが一旦同期化された後の通常の通信用である。1つのロジカルチャネルから成るバーストが隣接するタイムスロット内の他のロジカルチャネルから成るバーストに干渉するのを防ぐために、TDMAシステムでは厳密なタイミングが維持されねばならない。
空間ダイバーシティ
多数の空間的に離れたアンテナで受信される単一のソースからの信号を組み合わせることを空間ダイバーシティと呼ぶ。マイクロダイバーシティは、2つ又はそれ以上の受信アンテナが互いに近くに(例えば数メートル以内に)配置され、各アンテナが単一のソースからの信号を受信する場合を指す、空間ダイバーシティの1つの形態である。マイクロダイバーシティシステムでは、共通のソースから受信された信号が処理され組み合わせられて、その単一のソースに関する品質の改良された合成信号を形成する。マイクロダイバーシティは、レイリー又はリシアンフェージング、或いは同様な外乱に対して有効である。従って、マイクロダイバース位置という用語は、互いに近接し、レイリー又はリシアンフェージング或いは同様な外乱に対して有効な分だけ離れているアンテナ位置を意味する。マイクロダイバース位置に対する信号処理は、単一の物理的位置において生じうるものであり、それ故マイクロダイバーシティ処理は逆方向チャネル帯域幅要件に悪影響を及ぼすものではない。
マクロダイバーシティは、2つ又はそれ以上の受信アンテナが互いにかなり離れて(数メートル以上、例えば10キロメートル)配置され、各アンテナが単一のソースからの信号を受信する場合を指す、空間ダイバーシティのもう1つの形態である。マクロダイバーシティシステムでは、単一のソースから受信された信号が処理され組み合わせられて、その単一のソースに関する品質の改良された合成信号を形成する。マクロダイバーシティという用語は、アンテナが、単一のソースからの信号に関する平均信号レベルの間の相関関係が無いほど十分に離れていることを意味する。従って、マクロダイバーシティ位置という用語は、非相関関係を達成するほど充分に離れたアンテナの位置を意味する。マクロダイバーシティ処理には、信号を共通処理位置に送信することが含まれるので、チャネル帯域幅への悪影響はマクロダイバーシティ処理の結果として生じやすい。
シャドウフェージング
マクロダイバーシティシステムで利用される平均信号レベルの非相関関係は、空間的に離れた受信アンテナそれぞれに対する信号強度低下の値の局所的変化によるものである。この局所的変化はレイリー又はリシアンフェージングを超える長さ尺度上に存在し、地形的効果、建物又は樹木による信号遮蔽、及び特定の環境内に存在する何らかの変化によるものである。この変化をシャドウフェージングと称する。シャドウフェージングに関する非相関関係長は、レイリーフェージング長さ尺度を丁度超えるほどの短い長さ尺度(例えば、2、3メートル以下)かもしれないし、数キロメートルほどに長いかもしれない。
信号品質の改善
ダイバーシティ結合により信号の品質を向上させるためには、入力信号の品質の何らかの尺度を作らなければならない。空間ダイバーシティアルゴリズムを設計する際の困難な問題の1つは、リアルタイムで計算できる予結合決定信頼性の正確な尺度を見つけ出すことである。マイクロダイバーシティシステムは、現実には比較的短期であるレイリーフェージング効果を改善することによりシステム品質を改善するが、このシステムは、送信機と受信アンテナの間に生じる妨害のような効果によって引き起こされるシャドウフェージングと戦うには非常に有効とはいえない。マクロダイバーシティシステムは、かなり間隔を開けて設けられた多くの受信機からの受信信号を結合してシャドウフェージングと戦うが、マクロダイバーシティ結合により合成信号の品質を向上させるためには、個々の受信信号の品質の何らかの尺度が必要である。
「デジタル信号に関するアグリゲーションを利用する無線通信のための方法及び装置」と題する上記クロスリファレンス出願には、複数の移動体ユーザーに対する複数の順方向チャネル通信と複数の対応する逆方向チャネル通信を有する通信システムが開示されている。複数のコレクタが、ユーザーからの逆方向チャネル信号を受信するためのマクロダイバース位置に分散配置されている。各々のコレクタには通常、ユーザーからの逆方向チャネル信号を受信するためのマイクロダイバーシティ受信機が含まれている。コレクタはこの逆方向チャネル信号をアグリゲータに送信する。アグリゲータはマクロダイバースコレクタからの受信信号を結合する。マクロダイバース及びマイクロダイバースの両方である、同一ユーザーに関する多数のコレクタ信号を結合すると、殆どビットエラーのない出力ビットストリームができる。
クロスリファレンス出願のある実施例では、マイクロダイバース結合はコレクタで起き、マクロダイバース結合はアグリゲータで起こる。代替実施例では、マイクロダイバース結合の幾つか又は全ては、アグリゲータでのマクロダイバース結合に伴って起こる。
クロスリファレンス出願のアグリゲーション法では、コレクタアンテナで受信されたユーザーからの信号は処理され、1つ又はそれ以上のビットのシーケンスと、対応する、各ビットに対する1つ又はそれ以上の信頼距離(信頼性距離)が作り出される。各コレクタにおける多数のマイクロダイバースアンテナを通しての同じユーザーからの入力は、レイリー及び類似の外乱により生じるエラーを低減するために結合される。同じユーザーからの信号は処理され、ビットのシーケンスと、対応する、多数のマクロダイバースコレクタからの信頼距離ベクトルを形成する。これらの信号は、シャドウフェージング及び類似の外乱により生じるエラーを低減するためにアグリゲータで結合される。信頼距離ビットの数を増やせば(即ち、帯域幅の量を増やせば)(特に信号が弱い場合)信号の品質を向上させる方向にはなるが、他の用途に利用できる帯域幅が減ることになる(従って、システムの容量又はシステムの他の部分の品質を低下させることになる)。逆方向チャネル帯域幅と、アグリゲートされた信号品質と、システム容量との間の適切なバランスが要求される。アグリゲータは多数のコレクタからのデータを処理し、結合して、出来上がったストリームをデコードしてビットエラーの可能性を低減する。結合処理には信頼距離を利用して各ビット上で最終決定を行う。クロスリファレンス出願で使用されているデータのビットの数は大きくなりうるので、信頼距離に割り当てられるデータの量を減らす必要がある。
上記背景に鑑みれば、干渉、ノイズ、フェージング、及び他の外乱により生じる通信問題は、干渉問題及び従来のセルラーシステムの他の制限を克服する改良された無線通信システムを作り出す必要性を提起している。
発明の概要
本発明は複数の移動体ユーザーとの複数の順方向チャネル通信及び複数の対応する逆方向チャネル通信を有する通信システムである。複数のコレクタが、ユーザーからの逆方向チャネル信号を受信するためにマクロダイバース位置に分散配置されている。コレクタアンテナで受信されたユーザーからの逆方向チャネル信号は処理されて、1つ又はそれ以上のデータビットのシーケンスを、各ビット毎にバースト及び対応する初期信頼距離として作り出すが、そこではバーストに対する信頼距離は初期信頼距離ベクトルを形成する。コレクタは、データビット及び対応する処理済みの信頼距離を含むこれらの逆方向チャネル信号を、異なる帯域幅レベルを用いてアグリゲータに送信するために、帯域幅制御を含んでいる。信号の品質が高いほど帯域幅レベルは低く、信号の品質が低いほど帯域幅レベルは高い。アグリゲータは、マクロダイバースコレクタから受信した同一ユーザーに関する多数のコレクタ信号を結合する。信号の品質が低い場合、同一ユーザーに関する多数のコレクタ信号を結合すれば、そのユーザーに関する出力ビットストリームのビットエラーは少なくなる。アグリゲータは、多数のマクロダイバースコレクタからの情報に基づいて、帯域幅レベルをコレクタに命令するための中央制御を含んでいる。
初期信頼距離を処理して処理済みの信頼距離を形成するのは、異なる帯域幅レベルを必要とする多数の異なる変動によって行われる。初期信頼距離ベクトルにおける初期信頼距離は、初期のビット数γinによって表される初期範囲amを有し、処理されて、処理済みのビット数γpによって表される処理済みの範囲apを有する処理済みの信頼距離を形成するが、これは処理済みの信頼距離ベクトルを形成する。
ある実施例では、処理済みの信頼距離ベクトル内の処理済みの信頼距離の数は初期信頼距離ベクトル内の初期信頼距離の数より少ない(従ってより低い帯域幅レベルで送信できる)。信頼距離の数の削減は、2つ又はそれ以上の初期信頼距離を結合して単一の処理済みの信頼距離とすることにより行われ、このやり方によって、処理済みの信頼距離ベクトルに割り当てられたビットの総数が初期信頼距離ベクトル内のビットの数より少なくなる。
他の実施例では、処理済みの範囲ap及び処理済みのビット数γpは、それぞれ初期範囲am及び初期のビット数γinより少ない。初期信頼距離ビットの数が処理済みの信頼距離におけるビットの数へと少なくなることによって、処理済みの信頼距離ベクトルに割り当てられたビットの総数が初期信頼距離ベクトル内のビットの数より少なくなる(従って、より低い帯域幅レベルで送信できる)。
又他の実施例では、信頼距離の数及び信頼距離当たりのビットの数の両方が少なくなることにより、処理済みの信頼距離ベクトルに割り当てられたビットの総数が初期信頼距離ベクトル内のビットの数よりも少なくなる(従って、より低い帯域幅レベルで送信できる)。
本発明は、地方及び中央サイトにおいてチャネル帯域幅の静的及び動的制御を使用する。帯域幅レベルは、弱い信号の品質を改善するためには増やされ、使用されていない帯域幅を他のソースに使用できるほどに信号の品質が良い場合には減らされる。
本発明の上記及びその他の目的、特徴、利点は、図面と共に以下の詳細な説明により明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
図1は、マクロダイバーシティ結合を利用した無線ユーザーのための通信システムを示すものであり、各ユーザーはユーザー信号を複数のコレクタに送信し、コレクタはユーザー信号を各ユーザー毎の処理済みの信頼距離と共に、結合するためのアグリゲータに送信する。
図2は、図1の通信システムに関するユーザー、複数のコレクタ、アグリゲータの詳細である。
図3はコレクタを表すブロック線図である。
図4は、信頼距離を処理するためのコレクタ処理ユニットを表すブロック線図である。
図5は、信頼距離の圧縮を表すブロック線図である。
図6は、アグリゲータを表すブロック線図である。
図7は、図6のアグリゲータの実施例の詳細である。
図8は、信頼距離の処理のためのアグリゲータ処理ユニットを表すブロック線図である。
図9は、圧縮された信頼距離の解凍を表すブロック線図である。
図10は、コレクタからある特定のユーザーへの信号レベルを表すグラフである。
図11A、11B、11Cは、3つの異なるコレクタからある特定のユーザーへの信号レベルを表すグラフである。
図12A、12B、12Cは、図11A、11B、11Cの信号がアグリゲーションの閾値レベルを超える場合を表す。
図13は、図12A、12B、12Cの信号に類似しているがより高い閾値に関して処理済みの信号の論理ORである。
図14は、図12A、12B、12Cの信号の論理ORである。
図15A、15B、15Cは、それぞれ図11A、11B、11Cの信号レベルのセクションである。
図16A、16B、16Cは、それぞれ図12A、12B、12Cの信号レベルのセクションである。
図17は、図13の時間軸を伸ばしたセクションである。
図18は、図14の時間軸を伸ばしたセクションである。
図19、20は、セルラーシステム内の図1のタイプの多数のゾーンを表す。
図21は、ユーザーがサブゾーンに位置している、セルラーシステム内の図1のタイプの多数のゾーンを表す。
発明の詳細な説明
セルラーシステム − 図1
図1に、ブロードキャスタ16から破線の三角形で示すゾーン5内に位置するユーザーU1、U2、..UUを含む多数のユーザー15への順方向チャネル(FC)通信を同報通信するゾーンマネジャ20を有するセルラーシステムを示す。多数のユーザー15はそれぞれ逆方向チャネル(RC)通信をコレクタC1、C2、C3を含む多数のコレクタ45の1つ又はそれ以上に送信し、コレクタはこの逆方向チャネル通信をゾーンマネジャ20内のアグリゲータ17に送信する。
ユーザー15はそれぞれブロードキャスタ16から順方向チャネル上で同報通信を受信するための受信アンテナを有する。又、ユーザー15はそれぞれコレクタ45に逆方向チャネルで送信する送信機を有する。コレクタ45はゾーン45内で互いにマクロダイバース位置に配置されている。従って、マクロダイバース逆方向チャネル通信の多数のコピーが、各ユーザー毎にアグリゲータ17で受信される。
図1では、U1ユーザー15には普通ブロードキャスタ16からの順方向チャネル(FC)通信があり、C1、C2、C3コレクタ45それぞれへのユーザーからコレクタへの逆方向チャネル通信(u/cRC)があり、各コレクタからアグリゲータ17へはコレクタからアグリゲータへの逆方向チャネル通信(c/aRC)がある。U1ユーザー15からの逆方向チャネル通信には、ユーザーからコレクタへの通信u/cRC1及びコレクタからアグリゲータへの通信c/aRC1と、ユーザーからコレクタへの通信u/cRC2及びコレクタからアグリゲータへの通信c/aRC2と、ユーザーからコレクタへの通信u/cRC3及びコレクタからアグリゲータへの通信c/aRC3とが含まれる。図1の他の各ユーザーU2、..UUも同様な順方向及び逆方向チャネル通信を有する。
本発明の図1の順方向及び逆方向のチャネル通信は、TDMA、CDMA、SDMA、FDMAシステムを含むあらゆるデジタル信号システムに適用される。何れかの特定のシステムのデジタル無線信号が本来的にバースト構造ではない場合、本発明に従って信頼距離処理のために任意のバーストパーティションが使用される。
多重コレクタ構成 − 図2
図2では、図1のコレクタ45同様、複数のコレクタ45−1、..、45−Ncがあり、各々、ユーザー15−1、..、15−Uから逆方向チャネル通信を受信する。ユーザー15それぞれに対して、コレクタ45−1、..、45−Ncはそれぞれ初期信頼距離を持った受信信号を処理して、それぞれデータバースト1Bp、..、NcBp及び対応する処理済みの信頼距離ベクトル1CMp、..、NcCMpを生成するが、これらは全てユーザー15からの同じ通信を表すものである。これらの通信は、図1のコレクタ45を分けるマクロ距離の故にマクロダイバーシティを有する。これらの通信は、空間的マクロダイバースデータバースト1Bp、..NcBp及び対応する処理済みの信頼距離ベクトル1CMp、..NcCMpを含むが、これらは1Bp/1CMp/1M/1CC、..、NcBp/NcCMp/NcM/NcCCというフォーマットされた形式でアグリゲータ17に送られる。アグリゲータ17は空間的ダイバースデータバースト1Bp、..、NcBpと対応する信頼距離ベクトル1CMp、..、NcCMpを結合し、対応する最終的信頼距離ベクトルCMfを備えたデータバーストBfの最終的単一表現を形成する。アグリゲータ17は、データバースト1Bp、..、NcBp及び/又は対応する信頼距離ベクトル1CMp、..、NcCMpを選択又は処理するのに、計測信号1M、..、NcM及び制御信号1CC、..、NcCCを使用してもよい。例えば、特定のバーストが品質の劣った信号を伴っている場合、その特定のバーストをアグリゲーションから除外してもよい。信号の品質は、チャネルモデル減衰評価に基づいて1つの例で計測される。
図2では、コレクタ45−1、..、45−Ncは、2つ又はそれ以上のマイクロダイバーシティ受信アンテナ48−1、..、48Naを有するRFサブシステムグループ41−1、..、41−Ncを含む。アンテナ48−1、..、48Naはそれぞれ、複数のユーザー15−1、..、15−Uのそれぞれからの送信信号を受信する。RFサブシステムグループ41−1、..、41−Ncにより受信される単一のユーザーから受信された信号の各表現は、データのバーストの形式で、対応する信号プロセッサグループ42−1、..、42−Ncに送られる。アンテナ48−1、..、48Naからの受信されたデータバーストは、1Br、..、NaBrと表される。信号プロセッサグルーブ42−1、..、42−Ncは単一のユーザーに関する複数の受信されたバーストを処理して、その単一のユーザーからの信号を表す、単一の処理済みのバースト1Bp、..、NcBpを形成する。処理済みのバースト1Bp、..、NcBpは、データバーストの各ビットの信頼性を表す、対応する信頼距離ベクトル1CMp、2CMp、..、NcCMpを有する。処理済みのバーストは各々、ビットβp1、βp2、..、βpBを有し、処理済みの信頼距離ベクトルCMpは対応する処理済みの信頼距離cmp1、cmp2、..、cmpB(尚、ここでは「cmj」を「cm」と記載している)を有する。信号のパワーまたは他の特性を計測する計測信号1M、..、NcMが形成される。処理済みのバースト、信頼距離ベクトル、計測値はインタフェースユニット46−1、..、46Ncへ送られ、インタフェースユニットはこれらの信号をフォーマットし、逆方向チャネル信号としてアグリゲータ17に送信するか又は他の方法で送る。
図2では、信号プロセッサグループ42−1、..、42−Ncは、各コレクタからのコレクタ信号が他の各コレクタからの信号と時間同期化されるようにするタイミング情報を受信する。例えば、各コレクタは、時間同期化信号を受信するための全地球位置発見システム(GPS)受信機(図示せず)を有している。代わりに、或いはこれに加えて、図1のゾーンマネジャ20は時間同期化情報を同報通信するか或いは送信することもできる。信号プロセッサ42−1、..、42−Ncは、インタフェースユニット46−1、..、46Ncからアグリゲータ17に逆方向チャネル信号の1部として送信されるコレクタ制御信号1CC、..、NcCC内にタイムスタンプを設ける。
コレクタ − 図3
図3で、コレクタ45は普通は図1、2のそれぞれのコレクタ45である。図3では、コレクタ45は、2つ又はそれ以上のマイクロダイバーシティ受信アンテナ48−1、..、48−Naを有するRFサブシステムグループ41を含む。アンテナ48−1、..、48−Naはそれぞれ、複数のユーザーそれぞれから送信されてきた信号を受信する。RFサブシステムグループ41で受信された単一のユーザーからの受信された信号の各表現はデータのバーストの形式で信号プロセッサグループ42に送られる。アンテナ48−1、..、48−Naからの受信されたデータのバーストは、図3では各々1Br、..、NaBrと表される。信号プロセッサグループ42は単一のユーザーに関する複数の受信された信号を処理して、単一のユーザーからの信号を表す単一の処理済みのバーストBpを形成する。処理済みのバーストBpは、処理済みのバーストBpから成るデータの各ビットの信頼性を表す信頼距離ベクトルCMを有する。処理済みのバーストは各々、ビットβp1、βp2、..、βpBを有し、信頼距離ベクトルCMは対応する信頼距離cm1、cm2、..、cmBを有する。信号のパワー又は他の特性を計測する計測信号Mが形成され、制御信号CCがオペレーションを制御するために生成される。処理済みのバーストBp、信頼距離ベクトルCMp、計測値M、制御CCはインタフェースユニット46へ送られ、インタフェースユニットはこれらの信号をフォーマットし、逆方向チャネル信号として図1のゾーンマネジャ20のアグリゲータ17に送信するか又は他の方法で送る。
図3では、信号プロセッサグループ42は、各コレクタからのコレクタ信号が他の各コレクタからの信号と時間同期化されるようにするタイミング情報を受信する。例えば、各コレクタは、時間同期化信号を受信するための全地球位置発見システム(GPS)受信機(図示せず)を有している。代わりに、或いはこれに加えて、図1のゾーンマネジャ20又はある領域マネジャは時間同期化情報を同報通信するか或いは送信することもできる。インタフェースユニット46から図2のアグリゲータ17に送信される制御コード(CC)信号内にタイムスタンプが設けられる。
図3では、RFサブシステムグループ41は、ユーザー15からの信号をマイクロダイバーシティアンテナ48−1、..、48−Na上で受信しチャネライザ/デジタイザ52に送るRFダイバーシティユニット51を含んでいる。チャネライザは、各搬送波N1、..、Nic毎に出力で処理するために個々の搬送波上の信号を分離する。1つの搬送波に関するチャネライザ/デジタイザ52からのデジタル信号は、信号プロセッサグループ42−1、特定すればバッファ98に入力される。アドレスユニット99はバッファ98から、マイクロコンバイナー53で処理するため、個々のユーザーに対応するバーストを選択する。マイクロコンバイナー53は処理済みのデータビット値を処理済みのバーストBpに、関連する信頼距離値を信頼距離ベクトルCMpに出力する。信号プロセッサ42−1からのデータ及び距離値はインタフェース46内のフォーマットユニット43に直接送られる。
図3では、複数の信号プロセッサ42−1、..、42−Nicが、チャネライザ/デジタイザ52からの各チャネル信号毎に1つのプロセッサを有する信号プロセッサグループ42を形成する。各信号プロセッサはプロセッサ42−1と同様で、インタフェースユニット46に入力を供給する。1つの搬送波に関するチャネライザ/デジタイザ52からのデジタル信号は信号プロセッサ42−1、..、42−Nicの1つ及び信号プロセッサ42−1におけるバッファ98のような対応するバッファに入力される。信号プロセッサ42−1、..、42−Nicからのデータ及び距離値は全て、アグリゲータに送るためインタフェースユニット46内のフォーマットユニット43に直接送られる。
図3では、コントロール50がコレクタの他のユニットに関係する制御関数を実行し、特に、あるタイミングソースからアンテナ97−2経由で時間同期化信号を受信する。コントロール50は、インタフェースユニット46により制御コード(CC)フィールドに時々挿入されるタイムスタンプを生成するので、1つ又はそれ以上のバーストはそれぞれ、異なるコレクタで処理される同一ユーザーからの同一バーストを時間的に関連づけるためにアグリゲータで使われるタイムスタンプをコレクタ内に有している。
図3では、アドレスユニット99がバッファ98への信号の書き込みと、バッファ98からの信号の読み出しを制御する。アドレスユニット99はコントロール50からの粗いタイミング情報とマイクロコンバイナ53からの精密なタイミング情報とによって同期化される。
更に、信号計測ユニット54はコンバイナー53から信号を受け取り、受信されたバースト又はコンバイナー53からの処理済みの信号についてパワー又は他の計測値を形成して、インタフェースユニット46に入力される計測信号Mを形成する。
フォーマットユニット43は信号プロセッサグループ42からのデータ及び距離値のフォーマットを変更して信号Bp/CMp/M/PPを形成し、これらの信号を信号送信ユニット44に送る。コレクタ45の送信ユニット44は逆方向チャネルユーザー情報Bp/CMp/M/PPをアグリゲータ17に送信又は何らかの方法で送る。コレクタ45とアグリゲータ17の間の送信媒体は、電線又は光ファイバのような地上線でもよいし、帯域内又は帯域外何れかのRF送信信号を使うRF送信でもよい。コレクタ45がアグリゲータ17にあれば、送信の必要がないローカルバス又は他の直接接続が採用される。
図3では、マイクロコンバイナ53は受信されたデータバースト1Br、..、NaBrそれぞれと共に作動し、処理済みのデータバーストBpと対応する信頼距離ベクトルCMを形成する。コレクタでマイクロダイバースアンテナからの信頼距離を結合して、処理済みのデータバーストBpの処理済みのビットと対応する信頼距離とを作り出すのは、ある実施例では、統合マルチセンサー等価処理によって行われる。もう一つの実施例では別々のアンテナからの信号は個々に等価にされそれからイコライザ信頼距離の平均化又は他の処理によって結合される。
処理済みのデータバーストBpは処理済みのバーストビット値βp1、βp2、..、βpBと合成信頼距離ベクトルCMとを含み、対応する信頼距離cm1、cm2、..、cmpBを含んでおり、ここに添字Bはバースト内のビットの数及び対応する信頼距離の数であり、ビット毎に1つの信頼距離がある。
信頼距離cmbは数の形をしている。大きな正の信頼距離値は、データビットが2進法1である高い確実性を表示している。大きな負の信頼距離値は、データビットが2進法0である高い確実性を表示している。
コレクタ信頼距離処理ユニット − 図4、5
図4に、図3のコレクタ信頼距離処理ユニット49の詳細を示す。一連のバーストに関する信頼距離ベクトルは、1度に1個、CM入力レジスタ61に入力される。各信頼距離ベクトルCMは、データバースト内のBデータビットβp1、βp2、..、βpb、..、βpB各々について1つ、信頼距離cm1、cm2、..、cmb、..、cmBを含んでいる。
データビットβpbに対応する典型的な信頼距離cmbのような信頼距離それぞれは符号付き数sbcbの形をしており、sbは−1又は+1値を有する符号であり、cbは振幅であって、0<cb<aで振幅aはcbに関する範囲を示す。従って各信頼距離cmbは符号付数値sbcbで表され、(−a)<sbcb<(+a)である。γを信頼距離の振幅内のビットの数に等しく、a=2γである。大きな正の信頼距離値+cbは、cmbが2進法1である高い確実性を示している。大きな負の信頼距離値−cbは、cmbが2進法0である高い確実性を示している。より一般的には、信頼距離cm1、cm2、..、cmb、..、cmBはデータバースト内のBビットに関し、符号付の数s1c1、s2c2、..、sbcb、..、sBcBで表される。
ある実施例では、データバースト内のデータビットβp1、βp2、..、βpb、..、βpBの論理1及び論理0値は符号s1、s2、..、sb、..、sBを表し、データビットに対する1は正であり、データビットに対する0は負である。データビットβp1、βp2、..、βpb、..、βpB及び信頼距離だけが実際にはコレクタからアグリゲータに送信される。アグリゲータではデータビットβp1、βp2、..、βpb、..、βpBが符号s1、s2、..、sb、..、sBにマップされ、以下のように、データビットに対する1は正符号であり、データビットに対する0は負符号である。
β=0 → sb=−1
β=1 → sb=+1 式(1)
図4では、CMプロセッサ62は数多くの異なるアルゴリズムと共に作動して初期信頼距離を処理して処理済みの信頼距離を形成する。例えば、この処理は、処理の静的及び動的制御と共に、信頼距離のグルーピングと、信頼距離の縮尺化及び量子化を含む。
図4では、あるグルーピング実施例では、CMプロセッサ62はグループ内の信頼距離を処理し、グループ毎に、1つ又はそれ以上の処理済みの信頼距離を提供する。あるデータバーストに関する初期信頼距離cm1、cm2、..、cmb、..、cmBはグループG1、G2、..、GGを含むGグループに分割されるが、このグループは今度は、グループG1は信頼距離cm1、..、cmg1を、グループGGはcm(g1+1)、..、cmg2;..;cm(gG-1)+1、..、cmgGを含んでいる。最初のグループ内の信頼距離cm1、..、cmg1それぞれは結合され単一の処理済みの信頼距離cmp1を形成する。同様に、他のグループも処理され、処理済みの信頼距離cmp1、cmp2、..、cmpi、..、cmPgを形成する。
例であるが、図5では、あるバーストに対する信頼距離cm1、cm2、..、cmb、..、cmBは4つのグループに分割される。4つのグループG1、G2、G3、G4はそれぞれ、グループG1は信頼距離cm1、..、cmg1を、グループG2はcm(g1+1)、..、cmg2を、グループG3はcm(g2+1)、..、cmg3を、グループG4はcm(g3+1)、..、cmg4を含んでいる。第1グループ内の信頼距離cm1、..、cmg1のそれぞれは結合されて単一の処理済みの信頼距離cmp1を形成する。同様に、4つのグループは処理され、4つの処理済みの信頼距離cmp1、cmp2、cmp3、cmp4を形成する。各グループの処理は、ある実施例では、グループ内の信頼距離を平均することによって行われる。
i番目のグループcmpiに関する処理済みの信頼距離は以下のように平均によって与えられる。
但し、cmk=k番目の初期信頼距離
cmpi=i番目のグループに関する処理済みの信頼距離
g(i)+1=グループ内の始まりの信頼距離
g(i+1)=グループ内の終わりの信頼距離
g(i+1)−g(i)=グループ内の信頼距離の数
例を挙げると、図5の場合、グループG1のg(1)は4で、式(2)は次のようになる。
例に述べる4グループでは、4つのグループを処理すれば、4つの処理済みの信頼距離で全て(例えば、GSM実施例では116)の初期信頼距離を置き換えることになる。図4では、レジスタ61への入力は初期信頼距離cm1、cm2、..、cmb、..、cmBであり、コレクタCMプロセッサ62で処理した後の出力は処理済みの信頼距離cmp1、cmp2、..、cmpGであり、CM出力レジスタ64に記憶される。グループGの数が4のこの例では、4つの処理済みの信頼距離は、cmp1、cmp2、cmp3、cmp4である。
他のグルーピングの実施例では、初期信頼距離の2つ又はそれ以上を表すために中央信頼距離値又はNパーセンタイル信頼距離を用いて信頼距離を処理する。信頼距離のグループを結合すれば、信頼距離を表すのに必要なデータの量が実質的に少なくなり、これにより、伝播される逆方向チャネル情報の量が減り、従って逆方向チャネル帯域幅を浪費しないことになる。
図4では、CM記憶装置63は、入力レジスタ61からの信頼距離を結合して出力レジスタ64で処理済みの信頼距離を形成するのに使用するアルゴリズムに関する制御コード及び情報を記憶する。ある例では、記憶装置63は入力距離が4グループに分割されることを決め、各グループを平均させグループ当たり1つの処理済みの信頼距離を形成させる。CM記憶装置63には他の制御アルゴリズムも記憶されている。例えば、各グループ内の信頼距離の数、グループ境界(オーバラップしているか、いないか)、処理済みの信頼距離当たりのビット数が選択できる。結合処理は平均化以外のアルゴリズムを使用する(例えば、中央信頼距離値又はNパーセンタイル信頼距離を用いる)ように制御することもでき、結合処理に、ある時はあるアルゴリズムを適用し別の時には別のアルゴリズムを適用するように制御することもできる。記憶装置63はある実施例では静的であり、別の実施例では遠隔インタフェース65よりの情報により時間毎に変更される。
本発明のある実施例では、信頼距離は縮尺され、量子化されるので、それぞれが少数のビット、通常2から4で表せ、送信帯域幅を浪費しないようになっている。そのような初期信頼距離の量子化は、3ビット以上が使用されていれば、図2のアグリゲータ17からの最終信号出力に悪影響を及ぼすとしてもそれは最小である。比較すると、初期信頼距離をグループ化された信頼距離にグルーピングすると、グループサイズが初期信頼距離の総数の2分の1又は4分の1である場合、図2のアグリゲータ17からの最終信号出力に大きな悪影響を及ぼしかねない。
簡単な量子化法は線形量子化であり、その場合、信頼距離の範囲は2γの同じサイズのビンに分割され、各ビン内の値はγビットの値で表される。図4では、初期信頼距離cm1、cm2、..、cmb、..、cmBはそれぞれ、初期の距離ビットの数γinで表される初期範囲ainを有し、コレクタ信頼距離処理ユニットは初期信頼距離を処理して、それぞれが処理済みの距離ビットの数γpで表される処理済みの範囲apを有する、処理済みの信頼距離cmp1、cmp2、..、cmpGを形成するが、この場合、処理済みの距離ビットの数γpは通常初期の距離ビットの数γinよりも小さい。
(符号情報は、これも又アグリゲータに送信される対応するデータビット値に在るので)信頼距離が符号無しの形で処理されるとすれば、以下の式を使って信頼距離の線形量子化を行うことができる。
但し、cmpi=cmiの量子化された値としての処理済みの信頼距離
max_cm_value=cmiの最大値
i=1、2、..、B
ε=分割が常に1より小さい数を作り出すように選ばれた小さな正値フロア関数はその引数を、引数に等しいか又はそれより小さい直近の整数にマップする。例えば、マイクロコンバイナからのあり得る最大信頼距離を100、送信される信頼距離当たりの所望ビット数を3とすれば、式は次のようになる。
異なるグルーピング及び量子化を使用する様々な信頼距離処理の例を表1に示す。表1で、ainは入力信頼距離cmi(但し、i=1、2、..、B)各々の範囲を示し、γinはainを表すのに使われる2進ビットの数を表し、apは出力信頼距離cmpj(但し、j=1、2、..、G)各々の範囲を示し、γpはapを表すのに使われる2進ビットの数を表し、Gはバースト当たりのグループの数(GSM実施例ではバースト当たり116ビットと仮定されている)を表し、BITSGはグループ当たりのビットの数を表し、TOTCMはバースト当たりの信頼距離ベクトルの信頼距離用に使用されるバースト当たりの総ビット数を表す。
表1において、例1は初期の処理されていない信頼距離であり、例2及び5は先に式(4)及び(5)で述べた量子化を使用したものであり、例3、4、5はグルーピングを使用したものである。例5はグルーピングと量子化の双方を組み合わせて使用したものである点に留意されたい。
図2のアグリゲータ17からの最終信号出力の品質によって決まる信頼距離処理の性能とバースト当たりのビットの総数TOTCMとの間の関係は因子の数によって変わる。受信信号の品質が高ければ、バースト当たりのビットの総数がたとえ少なくても、アグリゲーター17から出力される最終信号の品質も高くなる傾向にある。受信信号の品質が低い場合、バースト当たりに送られる信頼距離のビットの総数が多いほど、アグリゲーター17から出力される最終信号の品質も高くなる傾向にある。信頼距離に割り当てられるバースト当たりのビットの総数は信号の品質ばかりでなくシステムの容量にも影響を与える。信頼距離に割り当てられるビットの数が増えると、システム内のユーザー数を増やすというような他の目的に使用できるビットの数が減ることになる。品質と容量との間のこのトレードオフに鑑みると、改善の必要な品質の劣った初期信号を改善するのには、改善の必要ない高品質の初期信号を改善するのによりも多くの信頼距離ビットを割り当てることにすれば、システムの性能は向上する。
アグリゲータ − 図6、7
図6にアグリゲータ17のブロック線図を示す。アグリゲータ17は、図3のコレクタ45の信号送信ユニット44により送信される信号を受信してフォーマットするために作動する受信/フォーマットグループ66を含んでいる。受信信号1Bp/1CMp/1M/1CC,2Bp/2CMp/2M/2CC,...NcBp/NcCMp/NcM/NcCCは、フォーマット後、受信信号をマクローダイバーシティ結合に向けて処理する信号プロセッサ67に送られる。フォーマットグループ66は、同一ユーザーに関する異なるコレクタからの信号を整列させるために、タイムスタンプ及び他の制御符号(CC)情報を使用する。より厳密に言うと、フォーマットユニット66は、ユーザーからの同一共通バーストに関する、別々のコレクタからの対応データ、信頼距離、及び計測信号が整列するように、1つ或はそれ以上のバーストにつき、制御フィールド1CC,2CC,..,NcCCからのタイムスタンプを比較、整列させる。
図7では、図6のアグリゲータ17用の信号プロセッサ67について更に詳しく示す。図7の信号プロセッサ67は、例えば図2のユーザー15−1のようなユーザーのうちの1人からのバースト信号の処理を表しているものであり、図2のコレクタ45−1,45−2,...,45−NcのようなNc個のアクティブなコレクタを介して受信されるようなユーザーからのNc個の逆方向チャネル信号を表しているものである。
図7では、1人のユーザーに関する96でのNc個のデータ、距離、及び計測値には、データ及び処理済み信頼距離ペア[1Bb,1CMp][2Bb,2CMp][NcBb,NcCMp]及び計測値1M,2M,...,NcMが含まれる。処理済み信頼距離1CMp,2CMp,...,NcCMpはアグリゲータCM処理ユニット70−1,70−2,...,70−Ncそれぞれで処理され、アグリゲータ処理済み信頼距離1CMpp,2CMpp,...,NcCMppとなる。アグリゲータ処理済み信頼距離1CMpp,2CMpp,...,NcCMppは、87でデータビット1Bb,2Bb,...,NcBbと共に、コンバイナユニットグループ99−1,...,99−Ngを含むコンバイナユニットグループ99の各々毎に1個又はそれ以上のアグリゲータ処理済み信頼距離と対応データを選択する入力セレクタ93に入力される。選択されたアグリゲータ処理済信頼距離1CMpp,2CMpp,...,NcCMppは、対応する選択されたバーストのデータビット1Bb,2Bb,...,NcBbと共に、88で、コンバイナユニット99−1のマクロ−ダイバーシティコンバイナ73のようなマクロ−ダイバーシティコンバイナへと入力される。
コンバイナユニットグループ99−1は、コンバイナユニットグループ99−1,...,99−Ngの典型であり、マクロ−ダイバーシティコンバイナ73、デインターリーバ74,デコンボルーションユニット75、及びブロックデコーダ85を含んでいる。コンバイナ73からのデータ及び距離値は、デインターリーバ74でデインタリーブされ、デコンボルーションユニット75でデコンボルブ(即ち、コンボルーションコーディングが除去)される。デコンボルーションユニット75からのデータ及び距離出力は、ブロックデコーダユニット85に接続されて、出力ペア78−1を形成する。厳密には、コンバイナユニットグループ99−1,...,99−Ngは、出力セレクタ95への入力となる出力ペア78−1,...,78−Ngを提供する。出力セレクタ95は出力ペア78−1,...,78−Ngの内の1つを通信ネットワーク6に接続される最終的な出力ペアとして選択し、このペアは最後には、ネットワークを介し接続後、スピーチデコーダ77に送られ、図2のユーザー15のトランシーバに入力されたユーザー音声信号に対応するユーザー音声信号を再度確立する。
図7の信号プロセッサ67は、計測信号1M,2M,...,NcMを受信する計測プロセッサ91を含んでおり、それら信号を処理してデータ及び距離値のどれが又は全部が、コンバイナユニットグループ99の各々のマクロダイバーシティコンバイナ73で実際に使用されるかを決める。1例として、計測信号は受信されたバーストのパワーの計測値であり、パワーレベルが閾値を下回るバーストはどれもそれ以降の処理には選択されない。セレクタ93は、データと距離入力ペアの内の別のペアをマクロダイバーシティコンバイナ73への入力として選択する。ある単純な実施例では、図7の信号プロセッサ67は、計測信号1M,2M,...,NcMを使用しない。
図7並びにある実施例では、計測プロセッサ91は、バーストのデータビット1βp,2βp,...,Ncβpに対応する重み係数1Wb,2Wb,...,aWb,...,NcWbを提供する。重み係数は、例えば、計測プロセッサ91からの計測値パラメータに基づくビット値の結合に重み付けするために使用される。
コンバイナ73からのデータと距離値は、それぞれデインターリーバ74でデインターリーブされ、デコンボルーションユニット75でデコンボルブされる。デコンボルーションユニット75からのデータ及び距離出力は、それぞれブロックデコーダ85に接続され、次に出力セレクタ95に接続される。出力セレクタ95は、例えば、削除選択制御94へ入力される、ブロックデコーダ85からのフレーム削除信号について演算を行う。削除選択制御94は、フレーム削除信号が在る場合、ブロックデコーダ85からの出力78−1,...,78−Ngの何れもが出力78として選択されることを抑止する。フレーム削除信号が無く、2つ以上の出力が有効である場合には、選択された1つが計測プロセッサ91からの特定の計測信号に対応するものとなる。例えば、最もパワーレベルの高いものが選択される。ブロックデコーダ85は、出力セレクタ95を介して通信ネットワークへ、そして最終的にはネットワークを介した接続の後にボコーダ77へと接続され、ユーザートランシーバに入力されたユーザー音声信号に対応する音声信号を再確立する。
アグリゲータ信頼距離処理ユニット − 図8、9
図8でにおいて、アグリゲータCM処理ユニット70は、図7のCM処理ユニット70−1,70−2,...,70−Ncの代表例である。処理済信頼距離ベクトル1CMp,...,QCMp,...,NcCMpは、CM入力レジスタ61へ1度に1個ずつ入力される。各処理済み信頼距離ベクトルQCMpは、入力値として処理済み信頼距離Qcmp1,...,QcmpGを含み、出力として出力信頼距離Qcmpp1,...,QcmppGを生成する。図8のアグリゲータCM処理ユニットで実行される処理のタイプは、図4のコレクタCM処理ユニットで実行される処理のタイプを補足したものである。厳密には、信頼距離が図4のコレクタCM処理ユニットでグループ分けされていたら、図8のアグリゲータCM処理ユニットはその信頼距離をグループ分けからはずす。
図8では、グループ分けされた信頼距離実施例のCMプロセッサ62は、各グループ分けされた信頼距離が、グループ分けされていない信頼距離をデータビット毎に1個ずつ提供するように演算を行う。図5の例により、そして図5を参照すると、1つのバーストに対する初期信頼距離、Qcm1,Qcm2,...,Qcmb,...,QcmBは4つのグループに分けられた。図8では、グループ分けされた信頼距離Qcmp1は、グループG1にとってのアグリゲータ出力信頼距離Qcm1,...,Qcmg1を提供するために処理され、グループ分けされた信頼距離Qcmp2は、グループG2にとってのアグリゲータ出力信頼距離Qcm(g1+1),...,Qcmg2を提供するために処理され、グループ分けされた信頼距離Qcmp3は、グループG3にとってのアグリゲータ出力信頼距離Qcm(g2+1),...,Qcmg3を提供するために処理され、グループ分けされた信頼距離Qcmp4は、グループG4にとってのアグリゲータ出力信頼距離Qcm(g3+1),...,Qcmg4を提供するために処理される。アグリゲータの各グループ分けされた信頼距離に関しての処理は、ある実施例では、複数のアグリゲータ出力信頼距離の各々を、その対応するグループにとってのグループ分けされた信頼距離値に等しく設定することにより実現される。
図9の例に関して図8では、1,...,Ncコレクタの各々に関してレジスタ61への入力は、グループ分けされた信頼距離cmp1,cmp2,cmp3,cmp4であり、CMプロセッサ62での処理の後の出力は、レジスタ64に記憶されたアグリゲータ出力信頼距離Qcm1,Qcm2,...,Qcmb,...,QcmBである。信頼距離処理は、いくつかの情報が失われるという点で損失性であるといえるので、アグリゲータ出力信頼距離Qcm(g1+1),Qcm2,...,Qcmb,...,QcmBが、初期の信頼距離cm1,cm2,...,cmb,...,cmBを一対一で再形成しているという訳ではない。この損失性処理にもかかわらず、全体的なシステムオペレーションは、品質、帯域幅、及び容量の間のトレードオフに柔軟性を持たせることにより強化される。
図8では、CM記憶装置63は、CM出力レジスタ64の信頼距離を形成するために、CM入力レジスタ61からのグループ分けされた信頼距離を処理するのに使用されるアルゴリズム用の制御コードと情報を記憶する。記述した例では、記憶装置63は、距離の入力が4つのグループに分けられていることを確認し、あるグループの各信頼距離が図4のCM処理ユニット49で求められた平均に等しくなるようにする。他の制御アルゴリズムも、図4のコレクタCM処理ユニットのオペレーションに合わせて図8のCM記憶装置63に記憶されている。
処理済み信頼距離の結合
図6のアグリゲータ17は、ユーザー15の同一の特定バーストに関する逆方向チャネル信号を表す複数のバースト1Bp,...,Bp,...,NcBpを受信して、それらを品質距離に基づき結合させる。代表的バーストQBpのような各バーストは、データビットβp1、βp2、..、βpb、..、βpBと、信頼距離cm1,cm2,...,cmb,...,cmBを有する信頼距離ベクトルCMを含んでいる。信頼距離cm1,cm2,...,cmb,...,cmBは、符号付の番号s1c1、s2c2、..、sbcb、..、sBcBにより表現される。記述した実施例では、データバーストのデータビットβp1、βp2、..、βpb、..、βpBの論理1値及び論理0値は、信頼距離の符号s1、s2、..、sb、..、sBを表しており、データビットにとっての1は正の符号でデータビットにとっての0は負の符号である。
代表βpBのような各ビットのNc個の表現1βpb、2βpb、..、Ncβpbが各ビット毎にNc個の信頼距離1cmb,2cmb,...,acmb,...,Nccmbで生成される実施例では、各々は数1cb,2cb,...,acb,...,Nccbそれぞれにより計測され、各数acbは0乃至+aの範囲にあり、asbを符号とすると、各ビットbに対する平均アグリゲート信頼距離aggcbは以下のようになる。
コレクタNcの数が3に等しい例では、ビットbの1個についての計算は以下のようになる。
式(4)の信頼距離結合は、データの各ビットにつきソフトデシジョン情報が使える場合に有効である。初期信頼距離の形態で初期ソフトデシジョン情報を生成する1つの実施例では、図2に関連して説明したように、2つ又はそれ以上の空間的ダイバースアンテナ48−1,...,48−Naを有するコレクタでのマイクロダイバーシティ処理を使用している。
例えば、図3のコレクタを参照すると、1例としてNc=3、即ちコレクタは45−1、45−2、45−3である場合(45−2と45−3は図2では例示せず)に、マクロダイバーシティは、空間的なマクロダイバースコレクタ45−1,...,45−Ncを用いて実現される。数字を使った例は以下の通りである。
a=200
γ=8
1cb=103.33 (コレクタ45−1)、(1βb=0) 式(8)
2cb=56.69 (コレクタ45−2)、(2βb=0)
3cb=166.67 (コレクタ45−3)、(3βb=1)
式(4)に記述したフロア関数が式(8)の値に適用され、次にこれらの値はコレクタからアグリゲータへ送信される。アグリゲータでは、それぞれ0,0,1の値を有するデータビット1βb、2βb、3βbは、それぞれ−1,−1,+1の値を有する符号1sb,2sb,3sbに対してマップされるので、式(7)は次のようになる。
この例では、(図2のコレクタ45−1からの)経路1にとっての信頼距離1cb(−103)、及び(図2に例示されていないのコレクタ45−2からの)経路2にとっての2cb(−56)についての負値の大きさは0ビットを示しているものの、(図2に例示されていないコレクタ45−3からの)経路3にとっての信頼距離3cbは、信頼距離1cb及び2cbに関しての負の規模を上回るに十分大きな規模を持つ1ビットを示している。
マイクロダイバーシティ等化がコレクタで起き、且つアグリゲーションがアグリゲータ(アグリゲータは、例えばBTSに離れて配置されている)で起きる事例では、信頼距離の数とそれら距離の正確さ(範囲)には、帯域幅を保存するために制限が付く。帰路設計が送信信頼距離に対して数ビットしか割り当てない場合、コレクタで初期に形成された信頼距離のビットの数は減らす必要がある。例えば、3ビット整数が送信信頼距離として割り当てられたなら、送信される値の範囲aは0乃至7(又は1乃至8)となり、ここにγは距離のビットのサイズを表し範囲aは2γである。
cpを、γビット整数により表される初期信頼距離cinを処理することから引き出される処理済み信頼距離の大きさとする。ここで、以下のアルゴリズムを用いて、必要とされる信頼距離の数を減らす。
a=200とした先の例から、式(10)は各経路毎に次のようになる。
式(11)の値はコレクタからアグリゲータへ送信される。アグリゲータではそれぞれ0,0,1の値を有するデータビット1βb、2βb、3βbが、それぞれ−1,−1,+1の値を有する符号1sb,2sb,3sbにマップされ、式(7)は次のようになる。
処理済み信頼距離につき式(12)により求められた小さな負値は、ビットが0であるという低い信頼を表している。
1ビット毎の信頼距離アグリゲーションは、各データビットがコレクタから送信された3ビット信頼距離表示を使ってアグリゲータで実行される。通常のGSMバーストは116の符号化されたビットを有する。従って、3ビット信頼距離を使用すると、更に348ビットの信頼距離情報を、各コレクタから各バースト毎に送信する必要が生じる。信頼距離ビットの数を更に減らすために、本発明の実施例では、信頼距離はグループ分けされる。1つの処理済み信頼距離は、別のグループサイズに使用できる。例えば、1つの距離を、データの2分の1バースト毎に、データの4分の1バースト毎に、或いはデータの4ビット毎に使用することができる。3ビット信頼距離が2分の1バーストベースでグループ分けされると、各バーストは更に6ビットのデータを送信する必要が生じるが、その内の3ビットは2分の1のデータセグメント各々についての信頼距離用である。
n個の信頼距離のグループについて、1つのグループ化された信頼距離cpgを形成するためのアルゴリズム並びにアグリゲーション処理は以下のようになる。あるグループに関するビット数を添字kで表せば、n個のデータビットに対応するn個の信頼距離のグループについての処理済みグループ化信頼距離cpgは、以下のようにグループの信頼距離の平均を出すことによって求められる。
例えば、4データビット毎に信頼距離をグループ分けした場合、
即ち、
経路1 1c1=103.33 1c2=80.00 1c3=123.33 1c4=-70.00
経路2 2c1=-56.67 2c2=156.67 2c3=80.00 2c4=43.33 式(14)
経路3 3c1=166.67 3c2=-70.00 3c3=183.33 3c4=186.67
の場合には、式(13)は次のようになる。
式(15)のグループ化された値は、3個の別々のコレクタ45からアグリゲータ17へ送信される。アグリゲータは、グループ値を、グループのグループ分けされていない値それぞれに対し、データビット毎に1個割り当てることによってグループ化を解除する。信号は、1ビット毎の方式で、式(7)に則りグループ分けされた距離により重み付けされる票決を使用してここで以下のようにアグリゲートされる。
グループ化が、信頼距離に関し3ビット整数を使って2分の1バーストベースで行われた場合には、式(13)は以下のようになる。
重み付けによる平均
各ビットのNc個の表現1βpb、2βpb、..、Ncβpbが信頼距離1cmb,2cmb,...,Nccmbで生成される実施例において、各々は数1sb 1cb,2sb 2cb,..,Ncsb Nccbによりそれぞれ計測され、各数asb acbは(−a)と(+a)の範囲にあり、各ビットbに対する重み付け値awbとすれば、各ビットbに対する平均アグリゲート信頼距離aggcbは以下のようになる。
非線形量子化
初期信頼距離各々に関する初期値γinビットから、処理済み信頼距離各々に関するγpビットまで下げるという縮尺と量子化をするための代わりの方法は、良好ビット対不良ビットについての信頼距離の度合いの分布の性質を利用する。
量子化の1つの非線形的方法は、対数マッピング関数であって、以下の対数マッピング関数はその1例である。
式(19)のマッピングは、線形マッピングと同じ程度の圧縮を実現するが、アグリゲーションゲインは式(19)の方がより大きい。式(19)は、範囲の高端に送られる情報がより少なく、良好ビットを不良ビットと混乱する機会はより少なくなるという利点を持っている。
帯域幅制御
コレクタ対アグリゲータ逆方向チャネル通信の帯域幅制御は、全体的なシステム効率にとって重要であり、静的動的両方の実施例で実行されている。使用されている実施例は、ユーザーの数及び密度、ユーザー、コレクタ及びアグリゲータの相対位置、地形、建物及び他の信号障害物を含む物理的環境、そしてシステムがその影響下で刻々変化する力学を始めとして多くの因子を考慮に入れたシステム環境の関数である。帯域幅制御関数は、コレクタとアグリゲータ双方で実行されるが、ゾーン及びリージョンマネジャーでも実行される。帯域幅制御にとっての条件は、ローカル記憶装置(図4のCM記憶装置63)と中央記憶装置(図8のCM記憶装置63)の一方又は両方でパラメータとアルゴリズムの記憶装置により実行される。
最も単純な実施例では、静的帯域幅制御は、動的変化を必要としないで、システムが所要帯域幅オペレーションに合わせて同調する場合に実行される。静的帯域幅制御は、例えば、比較的劣悪な信号品質が広範囲に渡り存在するために、高い又は最大の信頼距離帯域幅を常に採用して劣悪な送信環境で許容可能な信号品質を実現している場合には有効である。別の実施例では、静的帯域幅制御は、例えば、プレミアムが帯域幅要件に関わりなく最高信号品質にある場合には有効である。
容量、品質、帯域幅及び費用が、相互に関係したパラメータである場合は、動的な帯域幅制御が重要である。コレクタに分散された知能は帯域幅保存にとって有効である。コレクタに分散された知能は、デコーディングのための手段、パリティ及び他の状況をチェックするための手段、及び信頼距離帯域幅を設定するための手段を含んでいる。GSMに使用されるようなブロックコーディングされた信号のパリティチェックは、受信信号品質の信頼できる客観的標示を提供する。コレクタを含むシステムは、ローカルコレクタ情報のみに基づく演算や、(例えばアグリゲータでの)中央制御からの中央情報に基づく演算を始めとして、様々なモードで作動する。
(例えばアグリゲータでの)集中知能は、帯域幅保存のための多くの実施例で重要である。単体のコレクタは、適正帯域幅決定を下すに当たり十分なローカル情報にアクセスできないことがしばしばある。コレクタそれぞれは単独では、各コレクタがどれほど多くの処理パワーを持っているかに関わらず、ローカル的に入手可能な情報にのみ基づくと、他のコレクタの性能に気が付かない。ある1つのコレクタがある特定ユーザーに関する適正なローカル情報を持っていないという一般的状況は、幾つかの他の特定コレクタが、その1つのコレクタ又は他のコレクタからの信号をアグリゲーションすることなく、そのコレクタからの情報だけで許容可能な品質が実現できるようにするのに十分に強力な信号をその特定ユーザーから受信しているときに生じる。本例の集中化情報は、特定コレクタをアクティブにさせ、他の全コレクタを非アクティブ又は低帯域幅モードで作動させることにより、マクロダイバースコレクタ間に帯域幅を割り当てる際に効果がある。
大帯域幅セービングは、多数のマクロダイバースコレクタから集められた集中制御情報を使用して実現される。集中制御情報は、マクロダイバースコレクタにより送信された信頼距離情報の量を動的に制御するために使用される。動的制御は、集中情報に基づく帯域幅モードとローカル情報に基づく帯域幅モードの異なる帯域幅モードに対してコレクタに命令する(集中アグリゲータと分散コレクタ間の制御リンク上の)帯域幅制御メッセージを使って実行される。ある1つの例では、制御メッセージリンクが早いほどシステム性能が高くなるものの、T1ワイヤ線接続によるLAPD−Mリンクを帯域幅制御メッセージチャネル用に使用することもできる。点対点無線T1リンクは、ワイヤ線接続より接続待ち時間が短い例である。
ある実施例では、コレクタとアグリゲータの間の通信は、各折り返しバーストのフォーマットを4ビットコードワードで示す。GSM実施例に適したエンコーディングの1例には、以下の表2にあるように4ビット(3,2,1,0)を2個の2ビットフィールド(xx,yy)へスプリットすることが挙げられる。
様々に異なる帯域幅モードが、フルオフ(xx=00)から例えば最小(xx=01)、中間(xx=10)、最大(xx=11)帯域幅レベルを含んだ範囲にまで拡大されて、各コレクタにとって利用可能となる。フルオフモードでは、データビットも信頼距離もコレクタからアグリゲータに送り返されない。他の全モードでは、少なくともデータビットは送り返され、しばしば1つ又はそれ以上の信頼距離ビットが送り返される。グループ分けコード(xx)に加え、各信頼距離の範囲は量子化コード(yy)により決められる。これら異なるモードは、帯域幅を確保するために、利用される帯域幅を減らす一方で、品質を許容可能に保持するために選択される。データビット及び信頼距離のために使われない帯域幅は、システムの容量を増加させるとか、システムの他の部分の品質を向上させるとかの他の用途に利用できる。コレクタからの帰路帯域幅は、そのコレクタによりサービスされる全ユーザーにより共用されるので、このため幾人かのユーザーにとって必要とされる帯域幅を縮小することにより、より多くのユーザーが特定の通信リンクを共有することが可能となる。
あるユーザーに関して他のコレクタからの信号のアグリゲーションを必要とせずにそのユーザーに関する強力な信号を受信していたコレクタが、突然許容できない程の品質劣化を伴わずには単独でそのユーザーのニーズに対応することができなくなったときに、動的集中制御の有用性の1例が明らかになる。動的な帯域幅制御は、低下した品質を感知し、オペレーションのモードを、例えばアグリゲーション無しの単体コレクタオペレーションから、多数のコレクタからの信号を1人のユーザーのために結合するという多重コレクタオペレーションに切り替える。必要に応じ、初期にはアクティブであった単一コレクタの品質劣化を補償するために、又は初期にアクティブであったコレクタに加えそのユーザーのためにアクティブとなる全コレクタの品質劣化を補償するために、1個或いはそれ以上の多数のコレクタも増強された信頼距離帯域幅レベルに設定される。
フルオフモードではなくて少数のビットを必要とするグルーピングモードの1つのような、最小の帯域幅モードで冗長なコレクタを作動させることの利点は、1個のアクティブなコレクタが許容可能品質を維持するのに十分に強力な信号を受信できなくなったときに、アグリゲータが迅速に応答して最小帯域幅モードで作動中の他のコレクタからの信頼距離を組み合わせるという点にある。帯域幅制御メッセージが送信され、メッセージ受信中のコレクタがそれに応答してより高い帯域幅モードに設定される間に品質の低下が生じることになるが、フルオフモードのオペレーションのために信頼距離が全く送信されなければ起きる可能性が大きい、信号が完全に失われるという事態は発生しない。
ローカル帯域幅制御 − 図10
図10に、代表的なユーザ信号の信号強度を時間の関数としてプロットしたものを示す。図10のユーザ信号は、コレクタ45又はアグリゲータ17の近くに位置している。中央(遠隔)制御が行なわれていない場合、コレクタでのローカル制御が作動し、以下の方法で帯域幅が決められる。図4では、CM記憶装置63が作動モードを記憶する。
中央帯域幅コマンドがない場合、図10の信号を受信するコレクタは、図10の例の場合は6dBであるローカルな高レベル側閾値Thと、図10では−6dBである低レベル側閾値Thを記憶する。信号強度(又は他の品質計測値)がTh以上の場合、例えばxx=01とyy=00のデフォルト最低帯域幅が設定される。図10の例では、高レベル側閾値が約6に設定される。図10の場合、信号レベルはおよそ、T=1からT=25、T=210からT=260、T=330からT=340の間では、高レベル側閾値よりも高い。信号レベルが高レベル側閾値Thと低レベル側閾値Tlhの間にある場合、例えばxx=10とyy=01のデフォルト中間帯域幅が設定される。信号強度が低レベル側閾値Tlh以下の場合、例えばxx=11とyy=11のデフォルト最高帯域幅が設定される。閾値とデフォルト値に関しては多くの異なった値があり得るので、上記例は単なる例を示している。
使われている制御方法が好ましくない制御動作を示す場合、フィルタ処理やその他の制御処理を導入することができる。例えば、状態の変化する割合が低レベル側閾値を越える場合、履歴モード作動が選択される。
例えばローカルな履歴モードを起動させると仮定した場合、CM記憶装置63は上側履歴閾値Tuhと下側履歴閾値Tlhを記憶する。図10の例の場合、上側履歴閾値Tuhは約−2dB、下側履歴閾値Tlhは約−6dBである。図4の処理ユニット49も、過剰な振動をなくすために処理関数としてセット/リセットされる履歴トグルビットHtbを記憶する。
図10では、説明の都合上、T=0で処理が始まった時、履歴トグルビットHtbはリセット状態にあり、信号レベルは下側履歴閾値Tlhよりも高く、信頼距離帯域幅は逆方向チャネルの帯域幅を保存するための低減レベルに設定されているものと仮定する。信号レベルが下側履歴閾値Tlhよりも高い限りは、CMプロセッサ62は、低減信頼距離帯域幅レベルに作動を維持するように機能する。特定の低減信頼距離帯域幅を生成するためのアルゴリズムが、異なる大きさのグループ、範囲圧縮、その他を伴うグルーピングのような多くの可能性のどれか1つが選ばれる。
信号値が、例えば図10の例でT=45、T=60、T=125で起きているように、上側履歴閾値Tuh以下に下がった時でも、信頼距離帯域幅は変えられることなく、以前に設定された低減帯域幅値のままに残る。
信号値が、例えばT=140で起きているように、下側履歴閾値Tlh以下に始めて下がると、CMプロセッサ62は、例えば最大信頼距離帯域幅レベル時のようなより高い信頼距離帯域幅レベルの作動を設定するように機能する。T=140で、リセット状態の履歴トグルビットHtbはセット状態に設定される。履歴トグルビットHtbがセット状態の場合、信号強度が上側履歴閾値Tuhを超えるまでは、信頼距離帯域幅値は低減帯域幅値に切り換えられることはない。特に、図10では、信号レベルが下側履歴閾値Tlhを超えるT=149では、履歴トグルビットHtbがリセットされず信頼距離帯域幅がフル信頼距離値のままなので、信頼距離帯域幅は変わらない。
信号値が、例えばT=210で起きているように、上側履歴閾値Tuhを再び超えると、CMプロセッサ62は、例えば図10のT=205で起きているように低減信頼距離帯域幅レベルの作動を設定するように機能する。この時履歴トグルビットHtbはリセットされる。
図10の例の場合、低減信頼距離値は、T=205からT=260の間、設定されたままである。T=260で信号値が下側履歴閾値Tlh以下に再度下がり、履歴トグルビットHtbがリセット状態であると、CMプロセッサ62は、高レベル側信頼距離帯域幅レベルの作動をセットするように機能し、この作動は信号強度が上側履歴閾値Tuhを再び超えるT=280まで続く。T=260で履歴トグルビットHtbはリセットされ、再度セットされるT=280までリセットされたまま続く。
図10の例で、低減信頼距離値は、T=280からT=350までの間、セットされたままである。T=350で信号値が再度下がり、T=210からT=260までの間以下に下がり、履歴トグルビットHtbがリセット状態であると、CMプロセッサ62は、より高い信頼距離帯域幅レベルの作動をセットするように機能し、この作動は信号強度が上側履歴閾値Tuhを再び超えるT=365まで続く。T=365で、履歴トグルビットHtbはリセットされ、図10の例のようにリセット状態のままとなる。
閾値レベルの制御
本発明の幾つかの実施例では、高レベル側閾値Thは、低減信頼距離帯域幅レベルだけが必要であることを示すために存在している。信号レベルが高レベル側閾値Th以上の時はいつも、こうした制御用に作動可能になったコレクタは、遠隔コマンドからの可能性としてあり得るオーバーライドの影響を受け、低減信頼距離帯域幅レベルでのみ送信を行う。高レベル側閾値Thを増減すると、システムの使用する帯域幅が増減することになる。
下側履歴閾値Tlhと上側履歴閾値Tuhは、信頼距離用に使用される逆方向チャネル帯域幅の制御を助けるために設定される。下側履歴閾値Tlhを上げると、システムが全信頼距離を送るためにより頻繁に作動するので、帯域幅の使用が上がることになる。同様に、下側履歴閾値Tlhを下げると、システムが全信頼距離を送って作動する頻度は減るので、帯域幅の使用が下がることになる。
本発明の幾つかの実施例では、効率的な帯域幅利用を目的としてシステムを調整するために、アグリゲータは様々なコレクタが使用する閾値レベルを多くのコレクタ間の帯域幅割当を基にして設定する。
多数のコレクタ信号に基づく中央制御 − 図11−18
図11A,11B,11Cは、図1のユーザU2に関して、コレクタC1,C2,C3からのユーザの逆方向チャネル信号をそれぞれグラフ表示したものであり、図15A,15B,15Cは、これらのグラフ表示の時間目盛70から85までの部分を拡大した時間間隔で示したものである。図11BのコレクタC2の平均信号レベルは、図11AのコレクタC1、図11CのコレクタC3の平均信号レベルよりも高いことに注目されたい。平均信号レベルにおけるこの差の主たる原因は、コレクタC1,C2,C3に対するユーザU2の位置である。ユーザU2はコレクタC2に最も近いので、コレクタC2での平均信号レベルが最も高くなる。ユーザU2は、コレクタC1,C3からは遠いので、コレクタC1,C3での平均信号レベルは低くなる。特定のコレクタにおけるユーザからの信号強度は、ユーザと特定コレクタ間の距離をDとすると、1/D4にほぼ比例する。コレクタ同士の離間距離を10kmとし、本例のU2は、C2から約3km、C1とC3からは約7.5kmの位置にある。この配置の場合、C1,C2,C3が形成する三角形の中心における移動体の信号強度を表す基準レベルを0dBとすると、コレクタC1,C2,C3での平均信号レベルはそれぞれ、−4.5dB,11dB,−4.6dBとなる。
図12A,12B,12Cは、図11A,11B,11Cにおいて0dBである閾値レベルに対する図11A,11B,11Cの信号を表す。図16A,16B,16Cは、図12A,12B,12Cのグラフ表示の時間目盛70から85までの部分を拡大した時間間隔で示したものである。図11A,11B,11Cの信号が0の上か又は下にある場合に応じて、図12A,12B,12Cの信号はそれぞれ1か又は0となる。
図13,14は、図12A,12B,12Cのタイプ信号の論理ORを示し、図17,18は、図13,14の時間目盛70から85までの部分を拡大した時間間隔で示したものである。図13(図17)は、0より高い或る閾値、例えば2に対して処理された図12A,12B,12Cの信号と同様な信号の論理ORを示したものである。図14(図18)は閾値0に対して処理された図12A,12B,12Cの信号の論理ORを示す。図14(図18)の信号が1である時は常に、コレクタC1,C2,C3の内の少なくとも一つはユーザU2から充分に強い信号を受信しており、充分な品質の作動を確保するために最大量の信頼距離情報を要求するようなことはない。従って全コレクタに、少なめの信頼距離情報を送り返すようにコマンドすることができる。本例の場合、閾値は0dB、即ち、三角形の中心にある移動体の相対的な平均信号強度にセットされる。しかし環境次第で、必要とされる閾値を幾分か高め又は低めの信号レベルとすることもできる。
図12から図14(図16から図18)の決定変数は図11(図15)に示された信号レベルを使うことにより直接設定できる。ある実施例では、決定変数はフレームイレージャレイト(FER)、即ちGSM標準で利用可能なブロックコードパリティチェックを使うことで計測できる信号品質に基づいて設定される。信号品質は平均的にみて、図12から図14(図16から図18)に示された信号レベルの単調関数である。
最も強い信号を有するコレクタが、満足な品質を満たすには自身だけでは充分強くはないが、信頼距離を結合することで満足な品質が得られる場合、信頼距離の帯域幅レベルを決めなければならない。信号が強い程、必要な信頼距離情報は少なくなり、信号が弱い程、必要な信頼距離情報は多くなる。
コレクタの一つがあるユーザに対し、満足な品質を自分だけで保証するのに充分なレベルをはるかに超える非常に強い信号を有する場合、他のコレクタは信頼距離もデータビットも当該ユーザのために送信しないフルオフモードとなるように命令される。
コレクタの内の最善のコレクタがあるユーザに対し、満足な品質を自分だけで保証するレベルをぎりぎり超える強さの信号を有する場合、他のコレクタは圧縮された信頼距離とデータビットが当該ユーザのために送信される最低帯域幅レベルになるように命令される。最低限のデータビットと幾らかの信頼距離情報を送ることの利点は、単一コレクタモード作動に対する受容可能な信号閾値以下で信号劣化があった場合、メッセージをコレクタに送り返すことで招く可能性のある遅れを伴わずに、当該モードが直ちに多重モード結合に変更できる点である。安全性の余裕を増すため、いずれの作動モードにせよ信号品質の劣化が始まった時には、作動モードをより高い帯域幅レベルへ変更するためにメッセージが送られる。同様に、安全性の余裕を増す利点を活かすため、どの作動モードにせよ信号品質が高まり始めた時には、作動モードをより低い帯域幅レベルへ変更するためにメッセージを送ることができる。
図13(図17)の信号が1以下の場合は常に、コレクタC1,C2,C3の内の2つ又はそれ以上がユーザーU2の信号を受信するのに使われ、これらのコレクタ信号が結合されて充分な品質の作動を保証する。図13(図17)は図12A,12B,12Cの信号と同様であるが、0dBよりも高い閾値、例えば5dBに対して処理された信号の論理ORを示す。図13(図17)の信号が1である場合は常に、コレクタC1,C2,C3の内の少なくとも一つは十分な強さのユーザーU2の信号を受信するので、充分な品質の作動を保証するため多数のコレクタ信号の結合を必要とすることはない。図13(図17)の信号が1未満である場合は常に、図14(図18)の信号はまもなく1未満となると予測されるため、システムは充分な品質の作動を保証するためまもなく、コレクタC1,C2,C3の内の二つ以上からのより多くの信頼距離情報を必要とすることになる。図13(図17)の信号の1からの過渡的な変化は、図14(図18)の信号の1からの過渡的な変化となり、図13(図17)の信号の1からの過渡的な変化は、信頼距離帯域幅を拡げるための制御メッセージを生成するか、又はコレクタ信号からの信号品質が適切であることを保証するため充分な情報がアグリゲータに伝達されるよう「フルオフ」を「オン」にセットするよう合図するのに使われる。図17と図18を見ると、1から0への先行変化が図17のT=76で始まっており、これに対応して1から0への追従変化が図18のT=78で起きている。1から0への先行変化と追従変化の間の時間差Taは、図17と図18の特定の例の場合、約0.2秒である。
図13(図17)と図14(図18)の波形を生成するために使われる閾値レベルの差は、作動帯域幅モードの変更を合図するために利用可能な時間を決定する。或る特定の実施例の場合、コレクタとアグリゲータの間のメッセージ時間は0.2秒以下に設定される。こうした実施例の場合、図13(図17)と図14(図18)の波形を生成するために使われる閾値レベル間の差は、図14(図18)の信号の1からの過渡的な変化が起こる以前に、図13(図17)の信号の1からの過渡的な変化で少なくとも0.2秒以上のリードタイムがあることを保証するように調整される。メッセージ時間と閾値は通信システムの微調整可能なパラメータである。0.2秒というメッセージ時間は一般に、殆どの環境で適切である。例えば50km/hで移動する車両の場合、信号レベルが十分な影響を信号に及ぼすほど変化するには約2秒の移動時間(相対的に1/e減衰に対する時定数を2秒とするシャドウフェージング空間相関統計で計算した場合)がかかる。従って、0.2秒というメッセージ時間があれば、高速移動中のユーザに先んじて充分早くシステム帯域幅における変更を容易に制御できることになる。
環境によっては、空間不相関が急激に起こり、システムの応答できる以上の早さで信号品質が劣化する場合がある。こうした環境下では、問題がゾーン内の決まった位置で起こる場合、問題の起こる位置が検出されメモリーに記憶される。こうした位置にユーザが近づくと常に、受容できる品質を複数のコレクタアグリゲーションで維持できるようにさせるため、より多くの信頼距離情報の必要性を予期して帯域幅が拡げられる。この作動モードには、ユーザの大凡の位置に関する情報が必要である。こうした位置情報は、トレーニングシーケンスのタイミングと、GSM及びその他のプロトコルで利用可能な信号強度の計測値とから決定される。複数のマクロダイバースコレクタからの信号強度とタイミングの両者は三角測量を行うために使われる。ユーザがこうした位置を離れると、帯域幅は狭められる。
信号品質の問題がユーザ信号の変化のパターンに基づいて予測できる形で起こる環境の場合、こうしたパターンはメモリに記憶され、特定ユーザのこうしたパターンの発生は、メモリに記憶されたパターンと検出されたユーザパラメータを比較することで認識される。両者の一致することが検出されると、受容できる品質を複数のコレクタアグリゲーションで維持できるようにするため、より多くの信頼距離情報の必要性を予期して帯域幅が拡大される。拡大した帯域幅が必要でない場合、帯域幅は狭められる。
フルオフモードへコマンドされるコレクタ
図1の三角形領域の中心から送信する移動体ユーザは、基準値0dBを割り当てられた平均信号強度で、三つのコレクタC1,C2,C3の全個所で受信される。図11から図14に関係する例の場合、この平均信号レベルは、全てのコレクタが全信頼距離を送り返してきた時に、信頼性のある信号にアグリゲートできる最低レベルでもあると仮定されている。目的は、移動体がある距離内にいる場合、最も近いコレクタでの信号が信号のアグリゲーションが必要でないほど充分に強いような、何れかの単一のコレクタからの距離を計算することである。まず特定の環境に対して必要な信号レベルが計算されるが、このレベルはシャドウフェージング標準偏差及び経路損失指数で特徴づけられる。基準レベル0dBで信頼性のあるアグリゲーションができる一定レベルの信号は、5dBでのアグリゲーションをしなくても処理するのに充分な強さを有するであろう。従って、信号が99%以上の時間に亘って5dB以上である場合、σを対数正常シャドウフェージングの標準偏差とすると、平均信号レベルは5dB+2σでなければならない。本環境でσ=8dBの場合、この値は21dBの平均信号レベルが必要なことを意味する。本例に対し本環境の経路損失を1/D4(都市型セルラー無線の代表的な値)であると仮定すると、特定信号強度基準を満たす距離の計算式は以下のようになる。
オフモード半径=(コレクタ半径)*10(必要なDb/経路損失指数★10)
本式で、コレクタ半径は、コレクタで形成される三角形の中心から任意のコレクタまでの距離である。本例では、図1の三角形の辺の長さが10kmであり、移動体がオフモード状態であるために基準を満たすことのできる距離は、1.7kmである。何れかのコレクタに近い所にいる移動体ユーザは、99%以上の時間に亘り、基準アグリゲーションレベルよりも少なくとも5dB高いことが期待できる。
結合された信号 − 図15A,15B,15C
図15A,15B,15Cは、図11A,11B,11Cの時間目盛70から85までの部分を拡大した時間間隔で示している。この時間内では図13から分かるように、制御レベルは、単一のコレクタでは適当でないことを意味する0にある。従ってこの期間は、図15A,15B,15Cの信号を結合するために信頼距離を結合する命令が出される。こうした結合の結果を示すのが以下の表3であり、結合出力信号の品質がフレームイレージャレイト(FER)で測定される信頼距離帯域幅に関する異なるモードが示されている。
帯域幅の節約は、図12A,12B,12C及び図13の信号が1未満の状態である時間の量を観察することにより評価できる。表3では、信号品質(フレームイレージャレイトで計測)により、システムは、表4との関連で説明されている帯域幅制御を目的とする、最下位コレクタ信号(C1)と最上位コレクタ信号(C2)を決定できる。
表4は、ローカル制御及び中央制御の下でのシステムの帯域幅利用を示す。
表4で、帯域幅利用の欄は、1人のユーザ用の送信に使われる最大帯域幅レベルに対する帯域幅レベルを表している。これらの値は、グルーピングが行われない場合、信頼距離の3ビット量子化を行う場合、1/4バーストグルーピングを行う場合の間で帯域幅レベルが切換わることを仮定している。従って、図12の1値は、図12に0値が存在する時に送られる情報に比べ、4倍の情報が送られることを表している。
表4から、C1,C2,C3の各コレクタがローカルに利用できる情報のみを頼りに独立して作動する場合、コレクタC1は最大帯域幅レベルの81%を送信し、コレクタC2は最大帯域幅レベルの29%を送信し、コレクタC3は最大帯域幅レベルの75%を送信することになり、C1,C2,C3は平均で最大帯域幅レベルの61%で送信していることが明らかである。しかし、図13のOR関数を使う中央アグリゲータでは、全てのコレクタが最大帯域幅レベルの平均37%で送信するように決定できる。コレクタがグルーピングモードでなくフルオフモードに切り換えられると、節約量は更に大きくなるが、信号レベルが急に変わるとシステムは品質劣化を起こし易くなる。
システム帯域幅レベルを制御するために使われているアルゴリズムは、様々なシステムパラメータに依存している。使用されるパラメータの一つは受信されるユーザの逆方向チャネルの信号品質である。GSM又は類似のシステムにおける信号品質の一つの尺度は、フレームエラー割合(FER)と良好フレーム割合(GFR)であるり、GFR=(1−FER)である。表5に、GFRに基づいた三つの品質閾値を示す。閾値Tdecreaseは、信号品質がGFR99.8%以上である時には常に帯域幅の縮小を合図するために使われ、閾値Tincreaseは、信号品質がGFR97%以下である時には常に帯域幅の拡大を合図するために使われ、閾値Tfullは、信号品質がGFR94%以下である時には常にフル帯域幅への変更を合図するために使われる。
多くの異なるモードの帯域幅制御が、本発明の範囲内で可能である。種々の作動モードを制御するための代表的な制御コードを次表6に示す。表6では、適切な異なった帯域幅レベルを提供するため、帯域幅レベルのイタリック表示値(ローカル最大値、低減値、ローカル最小値、ローカル中間値等)がxxとyyに関して異なる値で選択されている。表6の幾つかの値を例として示す。
多数の区域構成−図19および図20
図19において、区域5−1,5−2,…,5−6を含む区域5は図1の区域5と同様であり、夫々の区域5は、区域5−1と同様にユーザ15を含んでいる。例えば、区域5−2は区域5−1に隣接していて、C4コレクタ45を含んでおり、該コレクタは、区域5−1で動作する少なくともコレクタC1およびC2コレクタと共に動作する。
図19には、区域マネージャ20−1、…、20−6を有するセルシステムが示されており、その中では区域ネージャ20−1が典型的である。この区域マネージャは、1以上の区域5−1,…,5−6において、多数のユーザに順方向チャンネル(FC)通信を放送するための放送装置16−1,…,16−6を有し、ここでは放送装置16−1が典型的である。各ユーザ15は、コレクタC1,C2,C3およびC4を含む多くのコレクタ45の一以上に逆方向チャンネル(RC)通信を送信し、これはアグリゲータ17−1,…,17−6(アグリゲータ17−1が典型的である)に逆方向チャンネル通信を転送する。区域マネージャ20は、多くの異なった方法で構成されたベースステーションに位置することができる。一つの構成では、各放送装置は、区域5−1,5−2,…,5−6に対応した六つの異なる周波数領域における異なった6つのセクタの一つであり、順方向チャンネル通信を放送する。異なる区域のユーザは、その放送レンジで動作する対応した周波数領域の逆方向チャンネルを種々のコレクタに送信し、次いで、アグリゲータ17の対応する一つに逆方向チャンネル通信を転送する。もう一つの構成では、全ての区域が同じ周波数レンジを使用し、セクター化は用いられない。このような実施例では、1以上の区域マネージャを使用することができる。一般に、構成とは無関係に、幾つかのコレクタ位置は幾つかの区域のコレクタコレクタと関係する。例えば、C3は二つの区域5−1および5−2のユーザにサービスを提供する。C3からアグリゲータ17−1への逆送リンクは、区域5−1および5−2からのユーザによって共用される。
説明した例におけるコレクタC1およびC3のように、複数の区域が共通の関連コレクタからの逆方向チャンネル通信バンド幅を共有する場合、バンド幅を節約するために、一つの区域についての信頼性距離バンド幅は時々、もう一つの区域のバンド幅を増加させるために減少される。各コレクタに使用されるバンド幅を決定するために各コレクタに使用されるアルゴリズムの制御は、図4の信頼性距離プロセッシングユニット49および図8のプロセッシングユニット70において保存および実行される。更に、図1の区域マネージャ1は、バンド幅の平衡化のような調節が必要とされるときに、遠隔インターフェース65上で、プロセッシングユニット49および70と通信する。
図19において、区域マネージャ12は、隣接する領域5−1,…,5−6および他の区域5’(これは領域5−1,…,5−6に隣接していてもいなくてもよい)における区域マネージャ20−1,…,20−6のバンド幅アロケーションを制御する。
図20において、区域51,52,…,57はそれぞれ図19のゾーン5と同様であり、7つの区域クラスタを形成する。同様に、図20において、区域61,62,…,67はそれぞれ図19のゾーン6と同様であり、7つの区域クラスタを形成する。必要に応じ、何れかの数の追加の区域クラスタを設けて、何れかの特定の領域をカバーしてもよい。図20の領域マネージャ12は、種々の領域間での負荷をバランスするために、共通の逆送チャンネルに沿ったコレクタ逆方向チャンネルのバンド幅値を制御するように機能する。例えば、一定の時間(例えばラッシュアワー通勤)の際に、通信量が特定の区域からもう一つの区域へと移動する傾向にある場合は、通信量の多い区域により多くのバンド幅を割り当てられるように、共通逆送チャンネルのバンド幅はダイナミックに分配される。
サブ領域制御−図21
図21では、放送装置16から、破線の三角形で示す区域5内にいるユーザU1,U2,…,UUを含む多数のユーザ15へと順方向チャンネル(FC)通信を放送する区域マネージャ20を有するように、図1の場合と同様の細胞システムが示されている。多数のユーザ15の夫々は、コレクタC1,C2およびC3を含む多数のコレクタ45の1以上に対して逆方向チャンネル(RC)通信を送信し、次いで、これは区域マネージャ20におけるアグリゲータ17へと逆方向チャンネル通信を転送する。
夫々のユーザ15は、放送装置16からの放送を順方向チャンネル上で受信するための、レシーバアンテナを有している。また、夫々のユーザ15は、逆方向チャンネル上でコレクタ45へ送信するための送信機を有している。コレクタ45は、区域5内の、相互に大きな多様性をもった位置にある。従って、多様性の大きい逆方向チャンネル通信の多くのコピーが、各ユーザ用のアグリゲータ17で受信される。
図21において、U1ユーザ15は、放送装置からの順方向チャンネル(FC)通信、C1,C2およびC3コレクタ45の夫々へのユーザ/コレクタの逆方向チャンネル通信(u/cRC)、および各コレクタからアグリゲータ17へのコレクタ/アグリゲータの逆方向チャンネル通信(c/aRC)では典型的である。U1ユーザ15からの逆方向チャンネル通信は、ユーザからコレクタへの通信u/cRC1およびコレクタからアグリゲータへの通信c/aRC1、ユーザからコレクタへの通信u/cRC2およびコレクタからアグリゲータへの通信c/aRC2、並びにユーザからコレクタへの通信u/cRC3およびコレクタからアグリゲータへの通信c/aRC3が含まれる。図21における他のユーザU2,…,UUの夫々は、同様の順方向チャンネル通信および逆方向チャンネル通信を有する。
図21において、U1ユーザ15−11,…,15−1u1は全て、コレクタC1および円弧51を境界とするサブ領域内に位置し、従って、コレクタC1に近接している。この近接のために、U1ユーザ15−11,…,15−1u1からコレクタC1への逆方向チャンネル送信の信号強度は通常高く、高品質の逆方向送信のために低い信頼性距離のバンド幅を必要とすると予想することができる。同様に、U2ユーザ15−21,…,15−2u2は全て、コレクタC2および円弧52を境界とするサブ領域内に位置し、従って、コレクタC2に近接しており、またU3ユーザ15−31,…,15−3u3は全て、コレクタC3および円弧53を境界とするサブ領域内に位置し、従って、コレクタC3に近接している。同様に、この近接のために、U2ユーザ15−21,…,15−2u2からコレクタC2への逆方向チャンネル送信の信号強度は通常高く、高品質の逆方向送信のために低い信頼性距離のバンド幅を必要とすると予想することができ、またその近接のために、U3ユーザ15−31,…,15−3u3からコレクタC3への逆方向チャンネル送信の信号強度は通常高く、高品質の逆方向送信のために低い信頼性距離のバンド幅を必要とすると予想することができる。
図21において、一般的に円弧51,52および53を境界とする中央サブ領域5cは、コレクタC1,C2およびC3から比較的遠いので、この領域内の全てのUUユーザ15−U1,…,15−UuUからコレクタC1,C2およびC3の夫々への逆方向チャンネル送信の信号強度は、サブ領域51,52および53内のコレクタに近いユーザの場合よりも通常は弱く、高品質の逆方向送信のために高い信頼性距離のバンド幅を必要とすると予想することができる。
好ましい実施例を参照して本発明を具体的に示し、説明してきたが、当業者は、本発明の精神および範囲を逸脱することなく、その形態および詳細を種々変更し得ることを理解するであろう。
Claims (65)
- 複数のチャンネルを有する通信システムにおいて:
ユーザチャンネルでユーザ信号を送信するための複数のユーザと;
多様性の大きい位置に配置された複数の多様性の大きいコレクタ手段であって、この夫々のコレクタ手段が、
前記ユーザ信号を受信し、複数の受信した信号を前記複数のユーザの夫々に提供するためのコレクタレシーバ手段と、
前記受信した信号をプロセッシングして、前記受信した信号を表すデータビットのシーケンスを含み、且つ前記複数のユーザの夫々についての前記データビットに対応する初期信頼性距離を含むコレクタ信号を形成するためのコレクタプロセッシング手段であって、前記初期信頼性距離は初期の距離ビットの数により表される、前記コレクタプロセッシング手段とを含み、
該コレクタプロセッシング手段が、前記初期信頼性距離をプロセッシングして、プロセッシングされた信頼性距離を形成するためのコレクタ信頼性距離プロセッシング手段を含む複数の多様性の大きいコレクタ手段と;
前記複数のユーザについて、前記複数の多様性の大きいコレクタ手段からの前記プロセッシングされた信頼性距離を用いて前記コレクタ信号を組み合わせ、前記複数のユーザの夫々についてのユーザ信号を表すデータビットの最終シーケンスを形成するためのアグリゲータ手段とを具備する、複数のチャンネルを有する通信システム。 - 請求項1、30乃至33のいずれかに記載の通信システムであって、前記コレクタ信頼性距離プロセッシング手段は、前記初期信頼性距離をプロセッシングして、前記初期の距離ビットの数よりも少ない数のプロセッシングされた距離ビットにより表されるプロセッシングされた信頼性距離を形成する通信システム。
- 請求項1、30、31または32に記載の通信システムであって、前記アグリゲータ手段は、前記プロセッシングされた信頼性距離をプロセッシングして、前記データビットの夫々のアグリゲータ信頼性距離を形成するためのアグリゲータ信頼性距離プロセッシング手段を含む通信システム。
- 請求項1、30、31または32に記載の通信システムであって、前記コレクタプロセッシング手段は、前記初期信頼性距離をグループでプロセッシングして、前記初期の距離ビットの数よりも少ないグループ化された信頼性距離ビットの数として、前記プロセッシングされた信頼性距離を形成するためのグループプロセッシング手段を含む通信システム。
- 請求項1、30、31または32に記載の通信システムであって、前記初期信頼性距離は、初期の距離ビットの数Yinにより表される初期範囲ainを有し、また前記コレクタ信頼性距離プロセッシング手段は、前記初期信頼性距離をプロセッシングして、プロセッシングされた距離ビットの数Ypにより表されるプロセッシング範囲apを有するプロセッシングされた信頼性距離を形成するための範囲プロセッシング手段を含み、前記プロセッシングされた距離ビットの数Ypは前記初期の距離ビットの数Yinよりも少ない通信システム。
- 請求項1、30、31または32に記載の通信システムであって:
前記コレクタプロセッシング手段は、初期の距離ビットの数Yinにより表される初期範囲ainを有する前記初期信頼性距離を、グループcm1,...,cmGにおいてプロセッシングして、グループG1についての信頼性距離cm1,...,cmg1、グループG2についての信頼性距離cm(g1+1),...,cmg2、グループGGについての信頼性距離cm(gF+1),...,cmgGを含む、前記初期の距離ビットの数よりも少ない数の信頼性距離ビットYgを有するグループ化された信頼性距離を形成するためのグループプロセッシング手段を含んでおり、
前記コレクタ信頼性距離プロセッシング手段は、初期の距離ビットの数Yinにより表される初期範囲ainを有する前記グループ化された信頼性距離をプロセッシングして、プロセッシングされた距離ビットの数Ypにより表されるプロセッシング範囲apを有するプロセッシングされた信頼性距離を形成するための範囲プロセッシング手段を含んでおり、前記プロセッシングされた距離ビットの数Ypは前記初期の距離ビットの数Yinよりも少ない通信システム。 - 請求項1、30、31または32に記載の通信システムであって:
前記コレクタプロセッシング手段は、前記初期信頼性距離をグループにおいてプロセッシングして、前記初期数の距離ビットよりも少ないグループ化された数の信頼性距離ビットとして、前記プロセッシングされた信頼性距離を形成するためのグループプロセッシング手段を含んでおり、
前記アグリゲータ手段は、前記プロセッシングされた信頼性距離をプロセッシングして、前記データビットの夫々のアグリゲータ信頼性距離を形成するためのアグリゲータ信頼性距離プロセッシング手段を含む通信システム。 - 請求項1、30、31または32に記載の通信システムであって:
前記初期信頼性距離は、初期の距離ビットの数Yinにより表される初期範囲ainを有し、また前記コレクタ信頼性距離プロセッシング手段は、前記初期信頼性距離をプロセッシングして、プロセッシングされた距離ビットの数Ypにより表されるプロセッシング範囲apを有するプロセッシングされた信頼性距離を形成するための範囲プロセッシング手段を含み、前記プロセッシングされた距離ビットの数Ypは前記初期の距離ビットの数Yinよりも少なく;
前記アグリゲータ手段は、前記プロセッシングされた信頼性距離をプロセッシングして、前記データビットの夫々のアグリゲータ信頼性距離を形成するためのアグリゲータ信頼性距離プロセッシング手段を含む通信システム。 - 請求項1、30、31または32に記載の通信システムであって:
前記コレクタプロセッシング手段は、初期の距離ビットの数Yinにより表される初期範囲ainを有する前記初期信頼性距離を、グループcm1,...,cmGにおいてプロセッシングし、グループG1についての信頼性距離
グループG2についての信頼性距離
グループGGについての信頼性距離cm(gF+1),...,cmgGを含む、前記初期の距離ビットの数よりも少ない数の信頼性距離ビットYgを有するグループ化された信頼性距離を形成するためのグループプロセッシング手段を含んでおり、
前記コレクタ信頼性距離プロセッシング手段は、初期の距離ビットの数Yinにより表される初期範囲ainを有する前記グループ化された信頼性距離をプロセッシングして、プロセッシングされた距離ビットの数Ypにより表されるプロセッシング範囲apを有するプロセッシングされた信頼性距離を形成するための範囲プロセッシング手段を含んでおり、前記プロセッシングされた距離ビットの数Ypは前記初期の距離ビットの数Yinよりも少なく、
前記アグリゲータ手段は、前記プロセッシングされた信頼性距離をプロセッシングして、前記データビットの夫々のアグリゲータ信頼性距離を形成するためのアグリゲータ信頼性距離プロセッシング手段を含む通信システム。 - 請求項4、7または9に記載の通信システムであって、前記初期信頼性距離cm1,cm2,...,cmh,...,cmzは、グループG1,G2,...,GGを含むG個のグループに組織され、これらのグループはG1グループについての信頼性距離cm1,...,cmgi;GGグループについての信頼性距離cm(gI+1),...,cmg2,...,cmgGを含み、一つのグループにおける夫々の信頼性距離はプロセッシングされて単一のプロセッシングされた信頼性距離cmp1,cmp2,...,cmph,...,cmpgを形成し、i番目のグループの処理された信頼性距離cmpiが次式で表される通信システム:
ここで、
番目の初期信頼性距離
番目のグループのプロセッシングされた信頼性距離
g(i)+1=グループにおける最初の信頼性距離
g(i+1)=グループにおける最後の信頼性距離
g(i+1)−g(i)=グループにおける信頼性距離の数
である。 - 請求項1、30、31または32に記載の通信システムであって、前記コレクタ信頼性距離プロセッシング手段は、初期信頼性距離を保存するための入力レジスタ手段と、プロセッシングアルゴリズムを用いて前記初期信頼性距離をプロセッシングし、プロセッシングされた信頼性距離を形成するためのコレクタ信頼性距離プロセッサと、前記プロセッシングアルゴリズムを決定するアルゴリズム情報を保存するための信頼性距離記憶装置と、前記プロセッシングされた信頼性距離を保存するための出力レジスタ手段と含む通信システム。
- 請求項1、30、31または32に記載の通信システムであって、前記コレクタ信頼性距離プロセッシング手段は、信頼性距離プロセッシング情報を遠隔通信するための遠隔インターフェース手段を含む通信システム。
- 請求項1、30、31または32に記載の通信システムであって、前記アグリゲータ信頼性距離プロセッシング手段は、プロセッシングされた信頼性距離を保存するための入力レジスタ手段と、プロセッシングアルゴリズムを用いて前記プロセッシングされた信頼性距離をプロセッシングし、プロセッシングされた信頼性距離を形成するためのアグリゲータ信頼性距離プロセッサと、前記プロセッシングアルゴリズムを決定するアルゴリズム情報を保存するための信頼性距離記憶装置と、前記出力された信頼性距離を保存するための出力レジスタ手段と含む通信システム。
- 請求項1、30、31または32に記載の通信システムであって、前記アグリゲータ信頼性距離プロセッシング手段は、信頼性距離プロセッシング情報を遠隔通信するための遠隔インターフェース手段を含む通信システム。
- 請求項1、30、31または32に記載の通信システムであって:
前記コレクタレシーバ手段は多様性の小さい複数のレシーバを含み、その夫々が前記使用者信号を受信し、多様性の小さい複数の受信された信号を前記複数のユーザの夫々に提供し;
前記コレクタプロセッシング手段は、前記多様性の小さい受信された信号をプロセッシングして、前記複数の使用者の夫々についての前記データに対応した、前記初期信頼性距離を含む前記コレクタ信号を形成する通信システム。 - 請求項1、30、31または32に記載の通信システムであって、各ビットの前記初期信頼性距離は数cbの形であり、ここで、(o)<cb<(+a)で、aはcbの範囲を示す1以上のビットにより表される振幅である通信システム。
- 請求項1、30、31または32に記載の通信システムであって:
前記コレクタプロセッシング手段は、受信されたユーザ信号の性質を測定する測定信号を与えるための信号測定手段を含み;
前記アグリゲータ手段は、前記コレクタ信号の何れを組み合わせるかを制御するための前記測定信号を受信する、測定プロセッサ手段を含む通信システム。 - 請求項1、30、31または32に記載の通信システムであって、前記アグリケータ手段は、2以上の前記多様性の大きいコレクタ信号からの前記プロセッシングされた信頼性距離を組み合わせるための多様性の大きいコンバイナユニットを有する信号プロセッサを含み、組み合わせたプロセッシングされた信頼性距離に基づいて、前記データシーケンスの各ビットについて論理1または論理0を形成する通信システム。
- 請求項21に記載の通信システムであって、前記信号プロセッサは、脱インターリーバ、脱コンボリューションユニットおよびブロックデコーダを含む通信システム。
- 請求項1、30、31または32に記載の通信システムであって:前記アグリゲータ手段はアグリゲータ信号プロセッサを含み、該プロセッサは、
夫々が2以上の前記多様性の大きいコレクタ信号からの前記信頼性距離を組み合わせ、組み合わされた信頼性距離に基づいて、前記データビットのシーケンスの夫々について論理1または論理0を形成するための、複数の多様性の大きいコンバイナユニットと;
多様性の大きい異なったコンバイナユニットに対する入力として、前記多様性の大きい異なるコレクタ信号を選択するための第一のセレクタ手段と;
前記多様性の大きいコンバイナユニットからの出力の一つを選択して、前記最終シーケンスのデータビットを形成するための第二のセレクタ手段とを有する通信システム。 - 請求項23に記載の通信システムであって、前記信号プロセッサは、多様性の大きいコンバイナ、脱インターリーバ、脱コンボリューションユニットおよびブロックデコーダを含む通信システム。
- 請求項1、30、31または32に記載の通信システムであって、前記ユーザ信号は多重アクセスプロトコールを用いる通信システム。
- 請求項1、30、31または32に記載の通信システムであって、前記ユーザ信号はTDMAプロトコールを用いる通信システム。
- 請求項1、30、31または32に記載の通信システムであって、前記ユーザ信号はCDMAプロトコールを用いる通信システム。
- 請求項1、30、31または32に記載の通信システムであって、前記ユーザ信号はSDMAプロトコールを用いる通信システム。
- 請求項1、30、31または32に記載の通信システムであって、前記ユーザ信号はFDMAプロトコールを用いる通信システム。
- 複数の順方向チャンネル通信路および対応する複数の逆方向チャンネル通信路を有する通信システムにおいて:
・放送区域内の複数のユーザであって、
これらユーザの夫々が、異なったユーザ順方向チャンネル信号を受信するためのユーザレシーバ手段を含み、またユーザ逆方向チャンネル内でユーザ逆方向チャンネル信号を放送するためのユーザ送信手段を含み、
前記複数のユーザは、複数の異なったユーザ逆方向チャンネルで形成された複合信号を提供する
複数のユーザと;
・多様性の大きい位置で、前記放送区域の近くに配置された複数の多様性の大きいコレクタ手段であって、これら夫々のコレクタ手段は、
夫々が前記ユーザ信号を受信し、多様性の小さい複数の受信した信号を前記複数のユーザの夫々に提供するための、多様性の小さい複数のレシーバを含むコレクタレシーバ手段と、
前記受信した信号をプロセッシングして、前記受信した信号を表すデータビットのシーケンスを含み、且つ前記複数のユーザの夫々についての前記データビットに対応する初期信頼性距離を含むコレクタ信号を形成するためのコレクタプロセッシング手段であって、前記初期信頼性距離は初期の距離ビットの数により表される、前記コレクタプロセッシング手段と
を含み、該コレクタプロセッシング手段は、
前記初期信頼性距離をプロセッシングして、プロセッシングされた信頼性距離を形成するためのコレクタ信頼性距離プロセッシング手段
を含む複数の多様性の大きいコレクタ手段と;
・区域マネージャ手段であって、
前記複数のユーザ順方向チャンネル信号を、放送レンジ上で、前記放送区域内のユーザに放送するための放送送信機を含む放送手段と、
前記複数のユーザの夫々について、前記複数の多様性の大きいコレクタ手段からの前記コレクタ信号を組み合わせ、前記プロセッシングされた信頼性距離を使用して前記複数のユーザの夫々についてのユーザ信号を表すデータビットの最終シーケンスを形成するためのアグリゲータ手段と
を含む区域マネージャ手段を具備する通信システム。 - 複数の順方向チャンネル通信路および対応する複数の逆方向チャンネル通信路を有する通信システムにおいて:
・放送区域内の複数のユーザであって、
これらユーザの夫々が、異なったユーザ順方向チャンネル信号を受信するためのユーザレシーバ手段を含み、またユーザ逆方向チャンネル内でユーザ逆方向チャンネル信号を放送するためのユーザ送信手段を含み、
前記複数のユーザは、複数の異なったユーザ逆方向チャンネルで形成された複合信号を提供する
複数のユーザと;
・多様性の大きい位置で、前記放送区域の近くに配置された複数の多様性の大きいコレクタ手段であって、これら夫々のコレクタ手段は、
夫々が前記ユーザ信号を受信し、多様性の小さい複数の受信した信号を前記複数のユーザの夫々に提供するための、多様性の小さい複数のレシーバを含むコレクタレシーバ手段と、
前記受信した信号をプロセッシングして、前記受信した信号を表すデータビットのシーケンスを含み、且つ前記複数のユーザの夫々についての前記データビットに対応する初期信頼性距離を含むコレクタ信号を形成するためのコレクタプロセッシング手段であって、前記初期信頼性距離は初期の距離ビットの数により表される、前記コレクタプロセッシング手段と
を含み、該コレクタプロセッシング手段は、
前記初期信頼性距離をプロセッシングして、プロセッシングされた信頼性距離を形成するためのコレクタ信頼性距離プロセッシング手段
を含む複数の多様性の大きいコレクタ手段と;
・前記複数のユーザ順方向チャンネル信号を、放送レンジ上で、前記放送区域内のユーザに放送するための放送送信機を含む放送手段と;
・前記複数のユーザの特定のものからの逆方向チャンネル信号を受信するために、コレクタグループ内の前記複数のコレクタ手段の一つを選択するための制御手段と;
・前記複数のユーザの特定のものの夫々について、前記コレクタグループにおける前記複数の多様性の大きいコレクタ手段からの前記コレクタ信号を組み合わせ、前記プロセッシングされた信頼性距離を使用して、前記複数のユーザの特定のものの夫々についてユーザ信号を表すデータビットの最終シーケンスを形成するためのアグリゲータ手段とを具備する通信システム。 - 複数の順方向チャンネル通信路および対応する複数の逆方向チャンネル通信路を有する通信システムにおいて:
・複数の放送区域内の複数のユーザであって、
これらユーザの夫々が、異なったユーザ順方向チャンネル信号を受信するためのユーザレシーバ手段を含み、またユーザ逆方向チャンネル内でユーザ逆方向チャンネル信号を放送するためのユーザ送信手段を含み、
前記複数のユーザは、複数の異なったユーザ逆方向チャンネルで形成された複合信号を提供する
複数のユーザと;
・夫々が前記複数の使用者順方向チャンネル信号を、放送レンジ上で、前記放送区域内のユーザに放送するための放送送信機を含む、数Nbcaの放送手段と;
・多様性の大きい位置で、前記放送区域の近くに配置された多様性の大きい数Ncのコレクタ手段(ここで、コレクタ手段の数Ncは放送手段の数Nbcaよりも大きい)であって、これら夫々のコレクタ手段は、
夫々が前記複合信号を受信して、多様性の小さい複数の受信した信号を前記複数のユーザの夫々に提供するための、多様性の小さい複数のレシーバを含むコレクタレシーバ手段と、
前記受信した信号をプロセッシングして、前記受信した信号を表すデータビットのシーケンスを含み、且つ前記複数のユーザの夫々についての前記データビットに対応する初期信頼性距離を含むコレクタ信号を形成するためのコレクタプロセッシング手段であって、前記初期信頼性距離は初期の距離ビットの数により表される、前記コレクタプロセッシング手段と
を含み、該コレクタプロセッシング手段は、
前記初期信頼性距離をプロセッシングして、プロセッシングされた信頼性距離を形成するためのコレクタ信頼性距離プロセッシング手段
を含む、複数の多様性の大きいコレクタ手段と;
・前記複数のユーザの特定のものの夫々について、前記コレクタグループにおける前記コレクタ手段からの前記多様性の大きいコレクタ信号を組み合わせて、前記複数のユーザの特定のものの夫々について、ユーザ信号を表すデータビットの最終シーケンスを形成するためのアグリゲータ手段とを具備する通信システム。 - 複数のチャンネルを有し、ユーザチャンネルでユーザ信号を送信する複数のユーザを有し、多様性の大きい位置に配置された複数の多様性の大きいコレクタ手段を有する通信システムにおける方法であって:
前記コレクタ手段の夫々について、
前記ユーザ信号を受信し、前記複数の使用者の夫々のために複数の受信した信号を提供することと;
前記受信された信号をプロセッシングして、受信された信号を表すデータビットのシーケンスを含み且つ前記複数のユーザの夫々について前記データビットに対応する初期信頼性距離を含むコレクタ信号を形成し(ここで、前記初期信頼性距離は初期の距離ビットの数により表される)、前記プロセッシングは、
前記初期信頼性距離をプロセッシングしてプロセッシングされた信頼性距離を形成するためのコレクタ信頼性距離プロセッシングを含むことと;
前記複数のユーザの夫々について、前記複数の多様性の大きいいコレクタ手段からの前記処理された信頼性距離を用いて前記コレクタ信号を組み合わせ、前記複数のユーザの夫々について、ユーザ信号を表すデータビットの最終シーケンスを形成することとを具備する方法。 - 複数のチャンネルを有する通信システムにおいて:
・ユーザチャンネルにおいてユーザ信号を送信するための複数のユーザと;
・多様性の大きい位置に配置された複数の多様性の大きいコレクタ手段であって、この夫々のコレクタ手段が、
前記ユーザ信号を受信し、複数の受信した信号を前記複数のユーザの夫々に提供するためのコレクタレシーバ手段と、
前記受信した信号をプロセッシングして、前記受信した信号を表すデータビットのシーケンスを含み、且つ前記複数のユーザの夫々についての前記データビットに対応する初期信頼性距離(この初期信頼性距離は初期の距離ビットの数により表される)を含むコレクタ信号を形成するためのコレクタプロセッシング手段と
を含み、該コレクタプロセッシング手段が、
前記初期信頼性距離をプロセッシングして、バンド幅値を有するプロセッシングされた信頼性距離を形成するためのコレクタ信頼性距離プロセッシング手段を含む複数の多様性の大きいコレクタ手段と;
・前記複数のユーザの夫々について、前記複数の多様性の大きいコレクタ手段からの前記プロセッシングされた信頼性距離を用いて前記コレクタ信号を組み合わせ、前記複数のユーザの夫々についてのユーザ信号を表す、データビットの最終シーケンスを形成するためのアグリゲータ手段と;
・前記バンド幅値を正誤するためのバンド幅制御手段とを具備する通信システム。 - 請求項34に記載の通信システムであって、前記バンド幅制御手段が性的であり、それにより前記バンド幅値は初期設定条件に従って固定される通信システム。
- 請求項34に記載の通信システムであって、前記バンド幅制御手段が動的であり、それにより前記バンド幅値は、前記通信システムの動作の間に時間の関数として変化する条件に従って変更される通信システム。
- 請求項36に記載の通信システムであって、前記バンド幅制御手段は、前記コレクタプロセッシング手段におけるローカルバンド幅制御手段を含む通信システム。
- 請求項36に記載の通信システムであって、塩基バンド幅制御手段が、前記アグリゲータ手段における中央バンド幅制御手段を含む通信手段。
- 請求項36に記載の通信システムであって:前記バンド幅制御手段が、
・前記複数の多様性の大きいコレクタ手段の夫々について、バンド幅れべRを制御するためのローカルバンド幅制御手段と;
・前記複数の多様性の大きいコレクタ手段からの情報を受信して、前記多様性の大きいコレクタ手段についてのバンド幅レベルを設定するための中央情報を提供する、前記アグリゲータ手段における中央バンド幅制御手段と;
・前記中央バンド幅制御手段を、前記中央情報を送信して前記多様性の大きいコレクタ手段のバンド幅レベルを制御するために、前記複数の多様性の大きいコレクタ手段における前記ローカルバンド幅制御手段に接続する制御チャンネル手段とをふくむ、通信システム。 - 請求項39に記載の通信システムであって、前記複数の多様性の大きいコレクタ手段のうちの夫々の特定の多様性の大きいコレクタ手段において、前記ローカルバンド幅制御手段は、前記特定の多様性の大きいコレクタ手段においてローカル情報をプロセッシングし、前記特定の多様性の大きいコレクタ手段のバンドパスレベルを設定するためのローカルプロセッシング手段を含む通信システム。
- 請求項40に記載の通信システムであって、前記ローカルプロセッシング手段は前記中央情報を受信し、前記中央情報および前記ローカル情報に基づいて、前記特定の多様性の大きいコレクタ手段のバンド幅を設定する通信システム。
- 請求項40または41に記載の通儒システムであって、前記ローカル情報は信号品質に基づいている通信システム。
- 請求項40または41に記載の通信システムであって、前記ローカル情報は、複数の品質閾値に対して測定された信号品質に基づいている通信システム。
- 請求項40または41に記載の通信システムであって、前記ローカル情報は、現行のパラメータおよび保存されたパラメータに基づいている通信システム。
- 請求項44に記載の通信システムであって、前記現行のパラメータは、使用者の位置であり、前記保存されたパラメータは既知の信号品質が劣る区域内位置である通信システム。
- 請求項39に記載の通信システムであって、前記中央バンド幅制御手段が、バンド幅値の制御を実行できる複数のモジュールを含む通信システム。
- 請求項46に記載の通信システムであって、前記複数のモジュールがコレクタ信号品質を決定するためのモジュールを含む通信システム。
- 請求項46に記載の通信システムであって、前記複数のモジュールが、関与するコレクタを選択するためのモジュールを含む通信システム。
- 請求項46に記載の通信システムであって、前記複数のモジュールがコレクタ信号を組み合わせるためのモジュールを含む通信システム。
- 請求項46に記載の通信システムであって、前記複数のモジュールがコレクタバンド幅を集中的に決定するためのモジュールを含む通信システム。
- 請求項46に記載の通信システムであって、前記複数のモジュールが使用するコレクタバンド幅を更新するためのモジュールを含む通信システム。
- 請求項46に記載の通信システムであって、前記複数のモジュールがコレクタ品質パラメータを調節するためのモジュールを含む通信システム。
- 請求項34に記載の通信システムであって、前記コレクタ信頼性距離プロセッシング手段が、前記初期信頼性距離をプロセッシングして、前記初期数の距離ビットよりも少ない数のプロセッシングされた距離ビットで表されるプロセッシングされた信頼性距離を形成する通信システム。
- 請求項34に記載の通信システムであって、前記アグリゲータ手段は、前記プロセッシングされた信頼性距離をプロセッシングして、前記データビットの夫々についてのアグリゲータ信頼性距離を形成するアグリゲータ信頼性距離プロセッシング手段を含む通信手段。
- 請求項34に記載の通信システムであって、前記コレクタプロセッシング手段は、前記初期信頼性距離をグループにおいてプロセッシングして、前記初期数の距離ビットよりも少ないグループ化された数の信頼性距離ビットとして、前記プロセッシングされた信頼性距離を形成するためのグループプロセッシング手段を含む通信システム。
- 請求項34に記載の通信システムであって、前記初期信頼性距離は、初期の距離ビットの数Yinにより表される初期範囲ainを有し、また前記コレクタ信頼性距離プロセッシング手段は、前記初期信頼性距離をプロセッシングして、プロセッシングされた距離ビットの数Ypにより表されるプロセッシング範囲apを有するプロセッシングされた信頼性距離を形成するための範囲プロセッシング手段を含み、前記プロセッシングされた距離ビットの数Ypは前記初期の距離ビットの数Yinよりも少ない通信システム。
- 請求項34に記載の通信システムであって:
前記コレクタプロセッシング手段は、初期の距離ビットの数Yinにより表される初期範囲ainを有する前記初期信頼性距離を、グループcm1,...,cmGにおいてプロセッシングし、グループG1のための信頼性距離cm1,...,cmg1、グループG2のための信頼性距離cm(g1+1),...,cmg2、グループGGのための信頼性距離cm(gF+1),...,cmgGを含む、前記初期の距離ビットの数よりも少ない数の信頼性距離ビットYgを有するグループ化された信頼性距離を形成するためのグループプロセッシング手段を含んでおり、
前記コレクタ信頼性距離プロセッシング手段は、初期の距離ビットの数Yinにより表される初期範囲ainを有する前記グループ化された信頼性距離をプロセッシングして、プロセッシングされた距離ビットの数Ypにより表されるプロセッシング範囲apを有するプロセッシングされた信頼性距離を形成するための範囲プロセッシング手段を含んでおり、前記プロセッシングされた距離ビットの数Ypは前記初期の距離ビットの数Yinよりも少ない
前記アグリゲータ手段は、前記プロセッシングされた信頼性距離をプロセッシングして、前記データビットの夫々のアグリゲータ信頼性距離を形成するためのアグリゲータ信頼性距離プロセッシング手段を含む通信システム。 - 請求項34に記載の通信システムであって:
前記コレクタレシーバ手段は多様性の小さい複数のレシーバを含み、その夫々が前記使用者信号を受信し、多様性の小さい複数の受信された信号を前記複数のユーザの夫々に提供し;
前記コレクタプロセッシング手段は、前記多様性の小さい受信された信号をプロセッシングして、前記複数の使用者の夫々についての前記データに対応した、前記初期信頼性距離を含む前記コレクタ信号を形成する通信システム。 - 請求項34に記載の通信システムであって、前記ユーザ信号は多重アクセスプロトコールを用いる通信システム。
- 請求項34に記載の通信システムであって、前記ユーザ信号はTDMAプロトコールを用いる通信システム。
- 請求項34に記載の通信システムであって、前記ユーザ信号はCDMAプロトコールを用いる通信システム。
- 請求項34に記載の通信システムであって、前記ユーザ信号はSDMAプロトコールを用いる通信システム。
- 請求項34に記載の通信システムであって、前記ユーザ信号はFDMAプロトコールを用いる通信システム。
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