JP4270746B2 - 直交スポットビーム、セクターおよびピコセルを提供する方法および装置 - Google Patents

Description

【０００１】
発明の背景
Ｉ．発明の分野
本発明は通信に関する。なお特に、本発明は直交スポットビーム、セクターおよびピコセルを提供する方法および装置に関する。
II．関係技術の記述
符号分割多元接続(CDMA)変調技術は大多数のシステムユーザが存在する通信を容易にする複数の技術の１つである。時間分割多元接続(TDMA)、周波数分割多元接続(FDMA)、および振幅圧縮信号側波帯(ACSSB)のようなＡＭ変調方式など他の技術が知られているけれども、CDMAはこれら他の技術を越える重要な利点を有する。多元接続通信システムにおけるCDMA技術の使用は、本発明の譲受人に譲渡されここに引用文献として組込まれた“サテライトまたは地上中継局を使用するスペクトラム拡散多元接続通信システム”と題するU.S.特許No.4,901,307に開示される。多元接続通信システムにおけるCDMA技術の使用は、さらに本発明の譲受人に譲渡されここに引用文献として組込まれた“CDMAセルラー電話システムにおける信号波形を発生するシステムおよび方法”と題するU.S.特許No.5,103,459に開示される。CDMAシステムは“二重モード広帯域スペクトラム拡散セルラーシステムのTIA/EIA/IS−95モバイル局−基地局互換性標準”、以後IS−95標準として参照される、に適合するように設計され得る。
【０００２】
CDMAシステムはスペクトラム拡散通信システムである。スペクトラム拡散通信の利点は技術においてよく知られており、上記引用された引用文献を参照することにより認識され得る。CDMAは広帯域信号であるその固有の性質により、広い帯域幅に亘って信号エネルギーを拡散することにより周波数ダイバーシティの形を提供する。それ故、周波数選択フェジングがCDMA信号帯域幅の小さな部分にのみ影響する。空間または経路ダイバーシティは、２つまたはそれ以上の基地局を通してモバイルユーザまたは遠隔局に同時結合を通して多元信号経路を提供することにより得られる。さらに経路ダイバーシティは、受信されかつ別々に処理されるべき、異なった伝播遅れで到着する信号を許容することにより、スペクトラム拡散処理を通して多元経路環境を利用することにより得られるであろう。経路ダイバーシティの例は、共に本発明の譲受人に譲渡されここに引用文献として組込まれた“CDMAセルラー電話システムにおける通信のソフトハンドオフを提供する方法およびシステム”と題するU.S.特許No.5,101,501、および“CDMAセルラー電話システムにおけるダイバーシティ受信機”と題するU.S.特許No.5,109,390に示される。
【０００３】
CDMAシステムにおいて、順方向リンクが基地局から遠隔局への伝送に関係する。IS−95標準に適合する例示的CDMA通信システムにおいて、順方向リンクデータおよび音声伝送は直交符号チャンネル上で起る。IS−95標準に従って、各直交符号チャンネルは持続期間において64チップである独特なウォルシュ（Walsh）系列でカバーされる。直交は符号チャンネル間の妨害を最小限にし性能を改善する。
【０００４】
CDMAシステムは複数の設計特徴を通して多くの支持可能なユーザにより測定されるように高いシステム容量を提供する。第1に隣接セルの伝送周波数が再使用され得る。第2に増加された容量は幾らかの領域あるいは幾つかの遠隔局に伝送のため、より指向性のよいアンテナを使用することにより達成され得る。CDMAシステムにおいて、カバー領域（またはセル）は指向性アンテナを使用して複数（例えば３つ）のセクターに分割され得る。CDMA通信システムにおいて、セクターを提供する方法および装置は、本発明の譲受人に譲渡されここに引用文献として組込まれた“スペクトラム拡散通信システムにおける適応セクター化”と題するU.S.特許No.5,621,752に記述される。各セクターまたはセルはさらにより指向性のスポットビームに分割され得る。代わりにスポットビームはセクターまたはセル内で選択された遠隔局または１組の遠隔局に割り当てられ得る。ピコセルはセクターまたはセル内での局部的カバー領域である。ピコセルは容量を改善し付加的なサービスを提供するためセクターまたはセル内に埋め込まれる。
【０００５】
例示的CDMAシステムにおいて、異なるセクターの順方向リンク伝送は典型的に異なる短PN拡散系列（または短PN拡散系列の共通組の異なるオフセット）を使用する。かくして遠隔局が重なったセクターカバー領域にあり、１つのセクターからの信号を復調するとき、他のセクターからの信号は拡散され、広帯域妨害として現れる。しかし、他のセクターまたはセルからの信号は互いに直交ではない。隣接セクターまたはセルからの非直交妨害は通信システムの性能を降下させ得る。
【０００６】
IS−95 CDMA通信システムにおいて、遠隔局が受信された信号のコヒーレント復調を実行することを援助するため、パイロットチャンネルが順方向リンクに伝送される。コヒーレント復調は増進された性能をもたらす。各ビームのため、パイロットチャンネルが利用される。IS−95標準に従って、パイロットチャンネルはウォルシュ系列ゼロでカバーされる。
【０００７】
CDMAシステムの容量を増加することを企画するとき多くの挑戦が起る。第1に符号チャンネルをカバーするために有用なウォルシュ系列がIS−95標準により定義されかつ64に制限される。第2に方法は、遠隔局が最少の信号処理でCDMAシステムの異なるビーム、セクターまたはピコセルを識別することを許容することを要望される。第3に、IS−95標準への適合を維持することが望ましい状態にある。本発明はこれらの挑戦を処理する。
【０００８】
発明の概要
本発明は直交スポットビーム、セクターおよびピコセルを提供する新規で改良された方法および装置である。伝送は直交補助パイロットおよび隣接領域の異なるウォルシュトラヒックチャンネルを使用することにより直交に作られ得る。IS−95標準に従って、パイロット信号は64チップ全０（ゼロ）ウォルシュ系列でカバーされる。例示的実施例において、64チップ全０ウォルシュ系列はPとして設計され、かつ64チップ全１（イチ）系列がMとして設計される。本発明において、付加的なパイロット信号が64チップ全０Pおよび全１M系列を連鎖させることにより供給され得る。２つのパイロット信号のため、PPおよびPMのパイロットウォルシュ系列が使用され得る。４つのパイロット信号のため、PPPP、PMPM、PPMMおよびPMMPのパイロットウォルシュ系列が使用され得る。Kパイロットウォルシュ系列がビットの値に依存して64チップ全０Pまたは全１M系列を有するKビットウォルシュ系列における各ビットを代用することにより発生され得るように、本発明は拡張され得る。この方法を使用すると、Kパイロットウォルシュ系列が基本全０Pおよび全１M系列から発生され得、ここにKは２の累乗である数である。
【０００９】
本発明の目的は直交スポットビーム、セクターおよびピコセルを提供することにある。例示的実施例において、伝送領域のトラヒックチャンネルは隣接領域のそれと直交するウォルシュ系列でカバーされる。加えて、各伝送のパイロットはウォルシュ系列０から引き出されたパイロットウォルシュ系列でカバーされる。直交トラヒックチャンネルおよびパイロットは妨害を最少にし、容量を改善する。
【００１０】
本発明の他の目的は、トラヒックおよび制御チャンネルのため利用可能な直交ウォルシュチャンネルの数を減少することなく付加的な直交パイロットチャンネルを提供することである。IS−95標準に従って、64ウォルシュ系列は64符合チャンネルをカバーするために利用可能である。ウォルシュ系列０がパイロットチャンネルのため保存され、残りの63ウォルシュ系列がトラヒックチャンネルおよび制御チャンネルのような他の符号チャンネルのために使用され得る。本発明において、付加的なパイロット信号は全０および全1系列の連鎖組合せを使用して発生される。全てのパイロット信号が互いにおよび残りのウォルシュ系列に直交である。残りの63ウォルシュ系列はシステム使用のためまだ利用可能である。
【００１１】
本発明のもう1つの目的は、CDMAシステムの異なったビーム、セクターおよびピコセルのパイロット信号を検索および識別する効率のよい機構を提供することである。例示的実施例において、パイロット信号は同じ短い拡散系列を使用して拡散される。遠隔局は同じ短い逆拡散系列を使用して全パイロット信号を逆拡散することができる。各64チップ間隔、基本ウォルシュ系列の長さのため、逆拡散信号はIおよびQパイロット値を供給するようにウォルシュ系列０でデカバーされる。各パイロット信号の仮定のため、現在および前の64チップ間隔から得られるIおよびQパイロット値が仮定に従って結合され、デカバーパイロットが予定の閾値に対して比較される。全てのパイロット信号仮定がIおよびQパイロット値の共通の組から計算され得るので、異なるビーム、セクターおよびピコセルからのパイロット信号を受信かつ識別する信号処理は容易に遂行され得る。
【００１２】
本発明の他の目的は、遠隔局の活動および/または候補組からのビーム、セクターおよびピコセルを付加および降下する効果的な機構を提供することである。例示的実施例において、各遠隔局は、遠隔局が活動通信にあるビーム、セクターおよびピコセルのリストを備えている活動組を維持する。例示的実施例において、各遠隔局はまた、受信されたパイロット信号のエネルギーが予定の閾値を越えるビーム、セクターおよびピコセルのリストを備えている候補組を維持する。受信されたパイロット信号のエネルギーはデカバーパイロットから計算され得る。もしエネルギーが加算閾値以上なら、このパイロット信号に対応しているスポットビーム、セクターおよびピコセルは遠隔局の活動/候補組に加算され得る。代わりにもしエネルギーが降下閾値以下であるなら、このパイロット信号に対応しているスポットビーム、セクターおよびピコセルは活動/候補組から除去され得る。
【００１３】
本発明の特徴、目的および利点は、同様な参照符号が対応的に通して同一視される図面と一緒に捕らえられるとき以下に示す詳細な記述からより明らかになるであろう。
【００１４】
好ましい実施例の詳細な説明
本発明は直交スポットビーム、セクターおよびピコセルを提供する方法および装置に関する。IS−95標準に従って、順方向リンクは64の独特なウォルシュ系列の1つを有する各符号チャンネルをカバーすることにより発生される64直交符号チャンネルを備える。IS−95標準に従って、ウォルシュ系列０がパイロット信号として受信される。容量を増加するため、順方向リンク伝送が多元伝送を備え得る。各伝送は指向性アンテナを使用することにより特定の領域に向けられ得る。例えば、伝送は基地局を取り囲んでいる全領域（例えば全方向伝送）に向けられ得、セルのセクター、またはセクターまたはセル内の局部的領域はスポットビームまたはピコセルを使用している。スポットビームはアンテナ利得、最少の妨害および増加容量を提供する。この明細書において、特定化された伝送はセル、セクター、またはピコセルをカバーしている伝送を備え、指向性伝送はより広いビーム、スポットビーム、または他の指向性ビームを使用している。
【００１５】
コヒーレント復調のため、パイロット信号の位相は受信された信号の復調に使用される。例示的実施例において、１つのパイロット信号は各特定化された伝送で伝送される。例示的実施例において、隣接領域への妨害を最少にするため、伝送は直交チャンネルを通して提供される。しかし、符号チャンネルをカバーするために利用可能なウォルシュ系列の数はIS−95システムとして固定される。方法および装置は、トラヒックおよび制御チャンネルをカバーするために使用され得る利用可能なウォルシュ系列の数を減少するであろう予め出て行くウォルシュ系列を利用することなく、ビーム、直交セクター、およびピコセルにより要求されるように、付加的な直交パイロットチャンネルを備えることを要求される。加えて、IS−95標準を有する可能性を維持することが重要な考慮である。
【００１６】
IS−95標準に従って、各ウォルシュ系列が持続中に64チップにある。さらにパイロットチャンネルのため受信されたウォルシュ系列は全て０系列である。本発明において、付加的な直交パイロットチャンネルは全１および全０系列に連鎖させることにより供給される。全1および全０系列は全ての他のウォルシュ系列と直交である。本発明により提供される付加的なより長いウォルシュ系列は互いにおよび他の64チップ非パイロットウォルシュ系列に直交である。
【００１７】
例示的実施例において、64チップ全０ウォルシュ系列はPとして設計され、64チップ全１系列はMとして設計される。本発明において、付加的な直交パイロットウォルシュ系列はPおよびMの連鎖している系列により供給され得る。例えば２つのパイロットチャンネルは、PおよびMのウォルシュ符号マッピングの２ビット型で得られる128チップパイロットウォルシュ系列を使用することにより提供され得る。かくしてPPおよびPMのパイロットウォルシュ系列が使用され得る。PMパイロットウォルシュ系列は64ビット全１系列により直ちに追従される64ビット全０系列を備える。同様に４つのパイロットチャンネルは、PおよびMのウォルシュ符号マッピングの４ビット型で得られる256チップパイロットウォルシュ系列を使用することにより提供され得る。かくしてPPPP、PMPM、PPMMおよびPMMPのパイロットウォルシュ系列が使用され得る。PMPMパイロットウォルシュ系列は、64ビット全１系列により直ちに追従される64ビット全０系列により直ちに追従される64ビット全１系列により直ちに追従される64ビット全０系列を備える。概念はさらにより長い（例えば64・K）パイロットウォルシュ系列に対応的に使用しているKパイロットチャンネルを提供することに拡張され得る。例示的実施例において、全０系列（例えばPPおよびPPPP）はIS−95標準の遵守を維持するように“本来の” パイロットチャンネル（例えば、より広いビームまたは全方向伝送）のため保存される。
【００１８】
本発明に従って発生されたパイロットチャンネルにより多くの利点が提供される。第1に、他の符号チャンネルのため利用可能なウォルシュ系列の数が付加的なパイロットチャンネルにより影響（即ち減少）されない。第2に、例示的実施例において、スポットビーム、セクターおよびピコセルのパイロット信号の検索が単純化されるように、同じ短いPNオフセットが全パイロットチャンネルに利用される。第3に、遠隔局の活動および/または候補組へまたはからビーム、セクターおよびピコセルの付加または除去が単純化される。そして最後に、パイロットチャンネルが直交であるので、隣接領域へのパイロットチャンネルの妨害が最少である。もし隣接領域のトラヒックチャンネルが異なるウォルシュチャンネルを使用するなら、トラヒックチャンネルの妨害はまた最少である。これらの利点は以下に記述される。
【００１９】
図を参照すると、図1は例示的CDMAセルの図である。基地局4から遠隔局6への順方向リンク伝送はより広いビーム（または全方向ビーム）12およびスポットビーム14aおよび14bを備え得る。図１に示されるように、スポットビーム14は異なった地理カバー領域に指向され、異なる大きさを有し得る。スポットビーム14は容量を増加しかつ性能を改善するために使用され得る。基地局4はどのビーム内でもゼロまたはそれ以上の遠隔局6へ伝送できる。例えば図１において、基地局４はより広いビーム12を使用して遠隔局6aに、スポットビーム14aを使用して遠隔局6bおよび6cに、およびスポットビーム14bを使用して遠隔局6dに伝送する。
【００２０】
図２は他の例示的CDMAセルの図である。CDMAセルは、前述のU.S.特許No.5,621,752に記述された方法でセクター16に区切られ得る。ピコセル18はセクター16a内に固定された局地化された伝送である。図２に示されるように、基地局4はどのセクター16およびピコセル18内でもゼロまたはそれ以上の遠隔局6へ伝送できる。例えば図２において、基地局4はセクター16aで遠隔局6eへ、セクター16bで遠隔局6fおよび6gへ、セクター16cで遠隔局6hへ、およびセクター16aおよびピコセル18で遠隔局6ｉへ伝送する。
【００２１】
例示的順方向リンク伝送のブロック図および受信ハードウエアが図３に示される。基地局4内でデータ源110が遠隔局6に伝送されるべきデータを含む。データはチャンネル要素112に供給され、そこでデータを区切り、データをCRC符号化しかつシステムにより要求されるように符号末尾ビットを挿入する。チャンネル要素112はそれからデータ、CRCパリティビット、および符号末尾ビットをたたみ込み的に符号化し、符号化されたデータをインターリーブし、インターリーブされたデータをユーザの長いPN系列でスクランブルし、かつスクランブルされたデータをウォルシュ系列でカバーする。各特定化された伝送（例えば各スポットビーム、セクターまたはピコセル）に対応しているトラヒックチャンネルおよびパイロットチャンネルデータは結合され、変調器および送信機（MOD AND TMTR）114（単純化のため図３に1つのみ示される）に供給される。各変調器および送信機114は短いPN_ＩおよびPN_Ｑ 系列でカバーされたデータを拡散する。拡散されたデータはそれから同相おとび直角正弦曲線で変調され、変調された信号は濾波、アップコンバート、および増幅される。順方向リンク信号はアンテナ116を通して順方向リンク120に伝送される。
【００２２】
遠隔局6において、順方向リンク信号がアンテナ132により受信されかつ受信機（RCVR）134に供給される。受信機134は信号を濾波し、増幅し、ダウンコンバートし、直角復調し、かつ量子化する。ディジタル化されたデータは短いPN_ＩおよびPN_Ｑ 系列でデータを逆拡散し、ウォルシュ系列で逆拡散されたデータをデカバーし、かつ回復されたパイロット信号でデカバーされたデータを逆旋回する復調器（DEMOD）136に供給される。復調器136内の異なる相関器からの逆旋回されたデータは結合され、ユーザの長いPN系列でデスクランブルされる。デスクランブルされた（即ち復調された）データは復号器138に供給され、それはチャンネル要素112内で行われた符号化の逆を行う。解読されたデータはデータシンク140に供給される。
【００２３】
例示的チャンネル要素112のブロック図が図４に示される。例示的実施例において、チャンネル要素112は少なくとも１つのトラヒックチャンネル（即ち符号チャンネル）212と少なくとも１つのパイロットチャンネル232とを備える。各トラヒックチャンネル212内にCRCエンコーダ214がトラヒックデータを受け、CRC符号化を行い、かつIS−95標準に従って1組の符号末尾ビットを挿入することが出来る。CRC符号化されたデータはデータをたたみ込み符号で符号化するたたみ込みエンコーダ216に供給される。例示的実施例において、たたみ込み符号はIS−95標準により指定される。符号化されたデータは、符号化されたデータ内に符号シンボルを再順序付けするインターリーバ218に供給される。例示的実施例において、インターリーバ218は符号化されたデータの20msecのブロック内に符号シンボルを再順序付けするブロックインターリーバである。インターリーブされたデータは乗算器220に供給され、それはユーザの長いPN系列でデータをスクランブルする。スクランブルされたデータは乗算器222に供給され、それはこのトラヒックチャンネル212に割り当てられたウォルシュ系列でデータをカバーする。カバーされたデータは利得要素224に供給され、それは要求されたエネルギーパービット対ノイズEb/Io比が遠隔局6で維持され、一方送信パワーを最少にするようにデータを目盛付けする。目盛付けされたデータはスイッチ230に供給され、それはトラヒックチャンネル212からのデータを対応した合計器240に向ける。合計器240は全てのトラヒックチャンネル212および特定化された伝送のために設計されたパイロットチャンネル232からの信号を合計する。各合計器240からの結果としての信号は上述された方法で機能する変調器および送信機114に供給される。
【００２４】
チャンネル要素112は少なくとも１つのパイロットチャンネル232を備える。要求されるパイロットチャンネル232の数はシステム要求に依存している。各パイロットチャンネル232のために、パイロットデータが乗算器234に供給され、それはデータをパイロットウォルシュ系列でカバーする。例示的実施例において、全てのパイロットチャンネル232のパイロットデータは同一でありかつ全１系列を備える。カバーされたパイロットデータは利得要素236に供給され、それは要求されたパイロット信号レベルを維持する目盛り要因でパイロットデータを目盛付けする。目盛付けされたパイロットデータはスイッチ230に供給され、それはパイロットチャンネル232からのデータを対応する合計器240に向ける。
【００２５】
上述のようにハードウエアは基地局4から多元の特定化された伝送を支持する多くの実施例の1つである。他のハードウエア構成がここに述べられた機能を実行するためにまた設計され得る。これらの変形構成は本発明の範囲内である。
【００２６】
例示的実施例において、各トラヒックチャンネル212に供給されたウォルシュ系列はIS−95標準により定義されたように64ビットウォルシュ系列である。例示的実施例において、ウォルシュ系列０がパイロットチャンネルのために保存される。例示的実施例において、各パイロットチャンネル232に供給されるパイロットウォルシュ系列は64ビット全０および全１系列の連鎖から発生される。要求されたパイロットチャンネルの数はパイロットウォルシュ系列の最少長さを決定する。例示的実施例において、２つのパイロットチャンネルのため、パイロットウォルシュ系列の長さは128ビットであり、４つのパイロットチャンネルについてはパイロットウォルシュ系列の長さは256ビットである。パイロットウォルシュ系列の長さは64・Kとして発生され得、ここにKは基地局4により要求されるパイロットチャンネルの数であり、２の累乗である。4つのパイロットチャンネルについて、パイロットウォルシュ系列はPPPP、PMPM、PPMMおよびPMMPであり得、ここにPおよびMは上記に定義される。
【００２７】
例示的実施例において、パイロット信号は各特定化された伝送で伝送される。図１を参照すると、スポットビーム14aおよび14bは２つの付加的なパイロット信号の伝送を要求する。付加的な伝送パワーが付加的なパイロット信号のために要求される。しかし、スポットビーム14の指向性で構成された高いアンテナ利得のため、パイロット信号および順方向リンク信号に要求された伝送パワーは各スポットビーム14のためアンテナ利得により減少される。かくして、高い容量がパイロット信号の付加的な伝送の存在においてさえ達成され得る。実際に本発明において、順方向トラヒックチャンネルおよびパイロットチャンネルの伝送パワーは特定化された伝送（例えばスポットビームのアンテナ利得）の指向性に従って調整（動的可能に）され得る。
【００２８】
遠隔局6内の例示的復調器のブロック図が図５に示される。順方向リンク信号がアンテナ132により受信されかつ受信機134に供給され、それは上述された方法で信号を処理する。ディジタル化されたIおよびQデータが復調器136に供給される。復調器136内でデータは少なくとも１つの相関器310に供給される。各相関器310は受信された信号の異なる多経路構成要素を処理する。相関器310内でデータは複共役乗算器320に供給され、それは逆拡散IおよびQデータを得るために、IおよびQデータを短いPN_IおよびPN_Qと乗算する。複共役乗算は変調器および送信機114内で複合乗算器により実行された拡散を取り払う。
【００２９】
逆拡散されたIおよびQデータはそれぞれ乗算器322aおよび322b、およびパイロット相関器326aおよび326bに供給される。乗算器322aおよび322bはIおよびQデータをその相関器310に割り当てられたウォルシュ系列（Wx）と乗算する。乗算器322aおよび322bからのIおよびQはそれぞれアキュムレータ（ACC）324aおよび324bに供給される。例示的実施例において、アキュムレータ324は64チップ間隔、ウォルシュ系列の長さに亘ってデータを蓄積する。アキュムレータ324からのデカバーされたIおよびQデータは点乗積回路328に供給される。パイロット相関器326aおよび326bはその相関器310に割り当てられたパイロットウォルシュ系列（PWy）でIおよびQデータをデカバーし、デカバーされたパイロット信号を濾波する。パイロット相関器326の作動は以下に記述される。濾波されたパイロットは点乗積回路328に供給される。点乗積回路328は知られた技術の方法で２つのベクトル（パイロットとデータ）の点乗積を計算する。点乗積回路328の例示的実施例は、本発明の譲受人に譲渡されここに引用文献として組込まれた“パイロットキャリアー点乗積回路”と題するU.S.特許No.5,506,865に詳細に記述される。点乗積回路328は濾波されたパイロットに対応しているベクトルにデカバーされたデータに対応しているベクトルを投影し、ベクトルの振幅を乗算し、割り当てられたスカラー出力を結合器330に供給する。結合器330は受信された信号を復調する、割り当てられた相関器310からの出力を結合し、結合されたデータを長いPN逆拡散器332に発送する。長いPN逆拡散器332は長いPN系列でデータを逆拡散し、復号器138に復調されたデータを供給する。
【００３０】
パイロット相関器326の作動は以下のように記述される。例示的実施例において、特定化された伝送からのパイロット信号は同じ短いPN系列で拡散されるが、異なるパイロットウォルシュ系列でカバーされる。例示的IS−95ウォルシュ系列の継続中64チップである各系列間隔のため、同相および直角チャンネルからのパイロット信号はそれぞれIおよびQパイロット値として蓄積されかつ記憶される。現在の系列間隔のIおよびQパイロット値は、検索されるパイロット仮定に従って系列間隔を供給するためIおよびQパイロット値で結合される。例として、I₀およびQ₀が現在の系列間隔の蓄積されたパイロット値であるとすると、I_１およびQ_１、I_２およびQ_２、および I_３およびQ_３はすぐ前の３系列間隔のために蓄積されたパイロット値である。そのときPPPPパイロット仮定のため、デカバーされたパイロットはI_d,PPPP= I₀＋I_１＋I_２＋I_３およびQ_d,PPPP= Q₀＋Q_１＋Q_２＋Q_３からなる。同様に、PMPMパイロット仮定について、デカバーされたパイロットはI_d,PMPM= I₀−I_１＋I_２−I_３およびQ_d,PMPM= Q₀−Q_１＋Q_２−Q_３からなる。かくして全パイロット仮定のデカバーされたパイロットは１組のIおよびQパイロット値から計算され得る。デカバーされたパイロットのエネルギーはE_P＝I_d ^２＋Q_d ^２として計算され得る。
【００３１】
多くの利点が本発明に従って発生されたパイロットチャンネルにより提供される。第1に、トラヒックチャンネルのため利用可能な63がまだあり、ウォルシュ系列０がパイロットチャンネルのために使用されるのみであるので、他の符号チャンネルのため利用可能なウォルシュ系列の数が影響（即ち減少）されない。これは、基地局4により支持可能な遠隔局の数によって、容量がIS−95標準により定義されるようにCDMAアーキテクチュアに最少の変化で増加されるように努められるとき特に重要である。
【００３２】
第2に、例示的実施例において、特定化された伝送からのパイロット信号を検索および識別することが単純化されるので、同じ短いPNオフセットが全パイロットチャンネルに利用される。従来技術のセクター化されたセルにおいて、各セクターのパイロット信号は異なったオフセットを有する短いPN系列で拡散される。遠隔局でパイロット信号の検索は、各々セクターのそれに対応している、異なったオフセットを有している、異なった短いPN系列で受信された信号を逆拡散することを要求する。例示的実施例において、特定化された伝送のパイロット信号は同じ短いPN系列で拡散されるが、異なったパイロットウォルシュ系列でカバーされる。かくして、パイロット信号のみが一度逆拡散され、異なるパイロット仮定のデカバーされたパイロットが、上述されたようにIおよびQパイロット値の共通の組から計算され得る。
【００３３】
第3に、遠隔局6の活動組および/または候補組へまたはからスポットビーム、セクターおよびピコセルの付加または除去が本発明により単純化される。例示的実施例において、遠隔局6は他のセクターおよびセルからのそれらに似た方法でパイロットウォルシュ系列でカバーされたパイロット信号を取扱うことができる。特に活動および候補パイロットの組は、検索パイロット相関器326により得られたエネルギーを予定の閾値の組と比較することにより維持され得る。もしパイロット信号のエネルギーE_Pが加算閾値以上であるなら、このパイロット信号に対応している特定化された伝送が遠隔局6の活動/候補組に加えられ得る。代わりにもしパイロット信号のエネルギーE_Pが降下閾値以下なら、このパイロット信号に対応している特定化された伝送が活動/候補組から除外される。同様に特定化された伝送間のハンドオフはIS−95システムで実行されたのと似た方法で取扱われ得る。
【００３４】
I.セクター化されたセルの補助パイロット
本発明はセクター化されたセルのために改良された性能を提供するために利用され得る。IS−95標準に従って、各セクター化されたセルが順方向リンクにおいて共通のPN系列の異なったPNオフセットを使用する。このアーキテクチュアは、互いに直交でありかつこれがリンクの性能を制限できる順方向リンク信号を提供しない。例えば、もし遠隔局6が基地局4に接近しているなら、経路損失は小さい。これはリンクに亘って高率データの伝送を可能にする。しかし、もし遠隔局6が２つのセクター間にあるなら、遠隔局6は相当量の非直交信号妨害を受信する。この非直交信号妨害は、熱ノイズよりもむしろリンクが支持できる最大データ率を制限する。もしセクターが互いに直交である信号を伝送するなら、他のセクターの信号妨害が最少化され、高いデータ率の伝送が、ちょうど熱ノイズおよび幾らかの残りの非直交信号妨害程度で可能である。直交信号によって、１つのアンテナ以上によりカバーされる領域の性能はまた多経路により提供されるダイバーシティにより改善される。
【００３５】
直交信号は、隣接セクターにおけるトラヒックのため異なるウォルシュトラヒックチャンネルを使用し、かつ隣接セクターから受信された信号間の時間差を最少にしているセクターの異なる直交補助パイロットを使用することにより提供される。この時間差は、互いに間近に接近しているセクターアンテナを使用すること、そのためアンテナ間の経路遅れがチップ周期より小さいことにより達成され得る。セクターのタイミングはまた時間差を補償するように調整され得る。
【００３６】
II.ピコセルの補助パイロット
本発明はピコセルの付加的なパイロットを提供するために使用され得る。ピコセルは付加的なサービスを提供するために使用され得る局地化されたカバー領域を備え得る。ピコセルは大型セル内に在り得（または埋め込まれる）、大型セルはセル、セクターまたはビームであり得る。一実行手段において、ピコセルは異なる伝送周波数を使用して実施され得る。しかし、これは利用可能なまたは経済的な実施ではないであろう。本発明はピコセルのために分離されたパイロットを提供するように使用され得る。
【００３７】
例示的実施例において、大型セルにより使用されない１組のウォルシュ系列がピコセルにより使用され得る。例示的実施例において、ピコセルはその伝送タイミングを大型セルのそれに整合する。これは多くの実施例の１つにより達成され得る。例示的実施例において、ピコセルの受信機はピコセルおよび大型セルからの順方向リンク信号を受信し、それが大型セルのタイミングと整合されるようにピコセルのタイミングを調整する。ピコセルの伝送を大型セルのそれらと時間整合の後、ピコセルからの伝送は、直交補助パイロットおよびセルのデータのための異なるウォルシュトラヒックチャンネルを使用することによって、ピコセルの中心で大型セルのそれらと直交に成され得る。
【００３８】
大型セル（またはセクター16a）内に埋め込まれたピコセル18の図は図２に示される。線20はピコセル18の中心を通って通過する。線20に沿う遠隔局6のエネルギーパービット対全妨害密度比Eb/Ntは図６に示される。図６において、大型セルに直交する方法で放射するピコセル、および大型セルに直交に放射されないピコセルのEb/Ntが示される。
【００３９】
図６は、大型セルユーザがピコセルに入るとき、直交ピコセルから大型セルユーザ（または遠隔局）に小さな降下のみがあることを示す。大型セルの遠隔局がピコセルと殆ど同じ位置にあるとき、Eb/Ntの劇的な低下があることに注目せよ。これはピコセルからの非常に強い信号、およびピコセルおよび大型セルが完全に直交に作られ得なかった仮定による。図６において、ピコセルから大型セルへの最少結合があることが想定される。例示的実施例において、この最少結合は0.01として与えられる。かくして、ピコセルパワーの少なくとも１％が大型セルのそれに非直交である。しかし、もしピコセルが非直交であるなら、大型セルの遠隔局はピコセルからのパワーの実質的な量を受信する。図６は、もし遠隔局がピコセルの略40メータ内にあるなら、大型セルは遠隔局と通信を維持するために相当量のパワーを伝送しなくてはならないことを示す。直交ピコセルで、大型セルが多量のパワーを伝送しなくてはならない領域はメータの僅かな結合に低下する。同様に、ピコセルが大型セルへ直交に放射を有することにより、ピコセルユーザの実質的なレンジ増加がある。例えば図６は、遠隔局が大型セルに接近しているとき、レンジが略50％増加し、他の方向においては実質的により増加することを示す。
【００４０】
図６はピコセル18を通って行く線20に沿った効果を示す。しかし、もしモバイル局が線20にないなら、性能は計算され得ない。ピコセルからの与えられた方向のため、性能は、同じ距離に在るが、線20上でかつ大型セルに接近しているおよび大型セルから遠ざかっている遠隔局のために与えられた性能間で制限されるであろう。
【００４１】
本発明はIS−95システムにおいてパイロットチャンネルのために保存されたウォルシュ系列０に関連して記述された。他のウォルシュ系列がまた本発明のパイロットウォルシュ系列を発生するために使用され得る。選択されたウォルシュ系列およびその相補系列が上述の方法でパイロットウォルシュ系列を発生するために使用され得る。例示的実施例において、相補系列は選択されたウォルシュ系列の各ビットを逆にすることにより引き出される。代わりに、相補系列は第2の基本ウォルシュ系列であり得る。要約として、他の基本ウォルシュ系列が利用可能であり、かつ本発明の範囲内にある。
【００４２】
本発明はIS−95標準に適応したCDMAシステムに関して記述されたが、本発明は他の通信システムに拡張され得る。パイロットウォルシュ系列は基本ウォルシュ系列から発生され得、それは例示的IS−95システムにおいて64チップの長さである。異なる長さの基本ウォルシュ系列がまた利用され得、かつ本発明の範囲内にある。さらにどんな直交系列または略直交系列もまた使用され得、かつ本発明の範囲内にある。
【００４３】
好ましい実施例の詳細な説明は技術に熟練したどんな人にも本発明を作りまたは使用することを可能にする。これらの実施例に対する種々の修正が技術に熟練した者にすでに明らかであり、ここに定義された基本原理は発明の能力を使用することなく他の実施例に適用されるかもしれない。かくして、本発明はここに示された実施例に限定されることを意図されなく、原理およびここに開示された新規な特徴に合致した最も広い範囲に従うべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 より広いビームと複数のスポットビームとを備えている例示的CDMAセルの図。
【図２】 ３つのセクターとピコセルとを備えている例示的CDMAセルの図。
【図３】 本発明の例示的順方向リンク伝送および受信サブシステムのブロック図。
【図４】 基地局内の例示的チャンネル要素のブロック図。
【図５】 遠隔局内の例示的復調のブロック図。
【図６】 ピコセルからの距離に関するEb/Ntの曲線図。
【符号の説明】
４…基地局、６…遠隔局、12…広いビーム、14…スポットビーム、16…セクター、18…ピコセル、20…線、110…データ源、112…チャンネル要素、114…変調器および送信機、116…アンテナ、120…順方向リンク、132…アンテナ、134…受信機、136…復調器、138…復号器、140…データシンク、212…トラヒックチャンネル、214…CRCエンコーダ、216…旋回エンコーダ、218…挟み込み器、220、222…乗算器、224…利得要素、230…スイッチ、232…パイロットチャンネル、234…乗算器、236…利得要素、240…合計器、310…相関器、320…複共役乗算器、332…乗算器、326…パイロット相関器、324…アキュムレータ、328…点乗積回路、330…結合器、332…PN逆拡散器。

Claims (19)

1. トラヒックデータを提供するように構成された第１の源と、
   前記トラヒックデータをトラヒックウォルシュ系列でカバーするように構成された処理要素と、
   パイロットデータを提供するように構成された第２の源と、
   基本ウォルシュ系列および基本ウォルシュ系列の相補系列の連鎖系列を含むパイロットウォルシュ系列を提供するように構成され、パイロットウォルシュ系列の長さがトラヒックウォルシュ系列の長さより２の累乗だけ大きい第３の源と、
   パイロットウォルシュ系列でパイロットデータをカバーするように構成され、かつ前記第１の源および前記第２の源と通信的に結合された前記処理要素と、
   カバーされたトラヒックおよびパイロットデータを送信するように構成された送信機とを含む、データ送信装置。
2. 基本ウォルシュ系列が全０系列を含む請求項１の装置。
3. 基本ウォルシュ系列が64チップ長である請求項１の装置。
4. パイロットウォルシュ系列が128チップ長である請求項１の装置。
5. パイロットウォルシュ系列が256チップ長である請求項１の装置。
6. パイロットウォルシュ系列が64のKチップ倍長であり、ここにKは利用可能なパイロットウォルシュ系列の数である請求項１の装置。
7. パイロットウォルシュ系列がウォルシュ符号マッピングのKビット系列を含み、Kビット系列の各ビットが基本ウォルシュ系列またはビットの値に依存している相補系列で代用される請求項１の装置。
8. 相補系列が前記基本ウォルシュ系列内の各ビットを逆にすることにより引き出される請求項７の装置。
9. 相補系列が第2の基本ウォルシュ系列である請求項７の装置。
10. 補助パイロットの利得を特定化された伝送の利得に基づいて調整するように構成された利得要素をさらに含み、補助パイロットが伝送されかつ前記処理要素に通信的に結合される請求項１の装置。
11. パイロットウォルシュ系列の長さが要求されたパイロットチャンネルの数に基づいて最少である請求項１の装置。
12. １つの補助パイロットが各特定化された伝送のために設けられる請求項１の装置。
13. 全ての補助パイロットのパイロットデータが同一である請求項１の装置。
14. 全ての補助パイロットのパイロットデータが全１系列を含む請求項１の装置。
15. 全ての補助パイロットのパイロットデータが全０系列を含む請求項１の装置。
16. 各特定化された伝送のトラヒックデータを異なるトラヒックウォルシュ系列でカバーするように構成された第１の処理要素と、
    各特定化された伝送のためのパイロットデータをパイロットウォルシュ系列でカバーするように構成され、パイロットウォルシュ系列が基本ウォルシュ系列の連鎖系列を含み、パイロットウォルシュ系列の長さがトラヒックウォルシュ系列の長さより２の累乗だけ大きく、第１の処理要素と通信的に結合されている第２の処理要素と、
    カバーされたトラヒックおよびパイロットデータを送信するように構成された送信機とを含む、直交する特定化された伝送を提供する装置。
17. 基本ウォルシュ系列がウォルシュ系列０である請求項１６の装置。
18. 特定化された伝送のトラヒックデータを周囲伝送のウォルシュ系列と直交するトラヒックウォルシュ系列でカバーするように構成された第１の処理要素と、
    特定化された伝送のパイロットデータを基本ウォルシュ系列の連鎖系列を有するパイロットウォルシュ系列でカバーするように構成され、パイロットウォルシュ系列が周囲伝送のパイロットデータをカバーしているパイロットウォルシュ系列と直交し、パイロットウォルシュ系列の長さがトラヒックウォルシュ系列の長さより２の累乗だけ大きく、第１の処理要素と通信的に結合されている第２の処理要素と、
    カバーされたトラヒックおよびパイロットデータを送信するように構成された送信機とを含む、特定化された伝送の改良された性能を提供する装置。
19. 基本ウォルシュ系列がウォルシュ系列０である請求項１８の装置。

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