JP4463982B2

JP4463982B2 - 複数のアンテナ要素有する移動局及び干渉抑制方法

Info

Publication number: JP4463982B2
Application number: JP2000539594A
Authority: JP
Inventors: マズールサラ，; フォルセン，イェランウルフ，; グドムンドソン，グドモンドブイェルン，; カールソンヨナス，
Original assignee: テレフオンアクチーボラゲットエルエムエリクソン（パブル）
Priority date: 1997-12-17
Filing date: 1998-12-11
Publication date: 2010-05-19
Anticipated expiration: 2018-12-11
Also published as: CA2314102A1; JP2002509382A; US6167039A; WO1999031820A1; EP1040597B1; EP1040597A1; AU1897699A; DE69835449D1; DE69835449T2

Description

【０００１】
【発明の背景】
本発明は一般に無線通信システムに関し、より詳細には、移動局で受信される信号の質を向上させる干渉抑制方法に関するものである。
【０００２】
セルラー電話業界は、米国でも世界の他の国でも商業的運用において驚くべき進歩を成し遂げた。主要な大都市地域における成長は予想をはるかに越え、急速にシステムの容量を超えつつある。この傾向が続くと、この業界の成長の効果はすぐにもっとも小さな市場にまで届くだろう。これらの増大する容量のニーズを満たし、高品質のサービスを維持し、価格の上昇を抑えるために革新的な解決法が要求されている。
【０００３】
世界中で、無線通信システムの進歩における１つの重要なステップは、アナログ送信からディジタル送信への変更である。同じく重要なのは、次世代技術を実装するための効果的なディジタル送信スキームの選択である。更に、手軽に持ち運べて、家庭、オフィス、道路、自動車などの中で呼を発信又は受信するために使用できるコストの安い、ポケットサイズのコードレス電話を使用した第１世代の個人通信ネットワーク（ＰＣＮ）は、たとえば、次世代のディジタル・セルラー・システムのインフラストラクチャーを使用したセルラー通信事業者によって提供されると広く信じられている。これらの新しいシステムで望まれる１つの重要な機能は、増加されたトラフィックの容量である。
【０００４】
現在、チャネル・アクセスは、主に、周波数分割多重アクセス方法（ＦＤＭＡ）及び時分割多重アクセス方法（ＴＤＭＡ）を使用して達成されている。ＦＤＭＡでは、通信チャネルは単一の無線周波数帯域で、この中に信号の送信電力が集中される。通信チャネルと干渉する可能性がある信号は、隣接するチャネル上で送信された信号（隣接チャネル干渉）、及び別のセルで同じチャネル上で送信された信号（同一チャネル干渉）を含む。隣接チャネルとの干渉は、指定された周波数帯域内でだけ信号エネルギーを通過する帯域通過フィルタの使用によって制限される。同一チャネル干渉は、同じ周波数チャネルが使用されるセルの間で最小の分離距離を提供することにより、チャネルの再使用を制限することによって、許容レベルまで削減される。したがって、各チャネルが異なる周波数に割り当てられているので、システムの容量は使用可能な周波数によっても限定されているし、チャネルの再使用によって課される制限によっても限定されている。ＦＤＭＡは、ＡＭＰＳなどの第１世代のシステムにおけるチャネル・アクセスのために使用された。
【０００５】
ＴＤＭＡシステムでは、チャネルはたとえば同じ周波数上の時間間隔の周期的な列内の時間スロットから成り立つ。時間スロットの各周期はフレームと呼ばれる。所与の信号のエネルギーはこれらの時間スロットのうちの１つに制限されている。隣接チャネル干渉は、正しい時間に受信された信号エネルギーだけを通過する時間ゲート又は他の同期化要素の使用によって制限される。このように、各チャネルが異なる時間スロットへ割り当てられているので、システム容量は使用可能な時間スロットと、ＦＤＭＡに関して上記のようなチャネルの再使用によって課される制限によって制限される。ＴＤＭＡを使用して、Ｄ−ＡＭＰＳなどの第２世代の無線通信システムのためのチャネル・アクセスが提供された。
【０００６】
ＦＤＭＡシステム及びＴＤＭＡシステムでは（同様にハイブリッドＦＤＭＡ／ＴＤＭＡシステムでも）、システム設計者の１つの目的は、２つの干渉する可能性のある信号が同時に同じ周波数を占めないことを確実にすることである。対照的に、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）は、信号が時間と周波数の両方で重複することを可能にするチャネル・アクセス技法である。ＣＤＭＡは一種のスペクトル拡散通信で、第二次世界大戦の時代からあった。初期の用途は主に軍事向けであった。しかし今日、スペクトル拡散通信は干渉に対して強固さを提供し、多数の信号が同時に同じ帯域幅を占めることを可能にするので、スペクトル拡散システムを商業用途で使用することに関心が高まっている。このような商業用途の例はディジタル・セルラー無線、地上移動無線、及び屋内個人通信ネットワーク及び屋外個人通信ネットワークを含む。
【０００７】
典型的なＣＤＭＡシステムでは、送信されるべき情報データのストリームは、擬似ランダム符号生成器によって生成される、はるかに速いビット・レートのデータ・ストリーム上に印加される。情報信号と擬似ランダム信号とは、典型的には、通常、符号化又は拡散化と呼ばれる処理で情報信号を多重化することによって組み合わされる。各情報信号は一意的な拡散化符号を割り振られる。複数の符号化された情報信号は、無線周波数搬送波で変調されて送信され、受信器において複合信号として結合されて受信される。符号化された信号のそれぞれは、他のすべての符号化された信号及び雑音関係信号と、周波数と時間の両方で重複している。複合信号を一意的な拡散化符号のうちの１つの符号と相関づけることによって、対応する情報信号は分離され、復号される。
【０００８】
送信電力制御方法は多くの同時送信器の相互干渉を削減するため、多くの同時送信器を有するＣＤＭＡ通信システムには重要である。システムの特性に応じて、このようなシステム内の電力制御は、アップリンク（つまり、遠隔端末からネットワークへの送信）、ダウンリンク（つまり、ネットワークから遠隔端末への送信）、又はその両方に関して重要である場合がある。ＴＤＭＡと同様に、ＣＤＭＡが使用されて、ＩＳ−９５などのいくつかの後から開発された第２世代のシステムにおけるチャネル・アクセスを提供してきた。
【０００９】
情報技術と通信技術とは更に密接になり続けているので、高速データ・レート・サポート（たとえば５６キロビット／秒より大きい）への需要は急速に増大し、特にインターネットの出現とビデオ情報送信への要求と共に増大している。しかし、第２世代の無線通信システムは、このような高速データ・レートを処理するように設計されていない。したがって、第３世代のシステムが現在開発中であり、これに関してはＴＤＭＡ及び広帯域ＣＤＭＡの両方がチャネル・アクセス用に考えられている。
【００１０】
今日の狭帯域システムに比べ、広帯域ＣＤＭＡセルラー・システムの特徴の１つは、たとえば３８４キロビット／秒などの高速データ・レートでデータ通信をサポートする可能性である。しかし、このような高速データ・レートで通信する移動局は多くのシステム容量を消費する。高速データ・レート・ユーザがシステム容量に与える影響を軽減するために、これらのユーザはより低い信号ノイズ比（Ｅｂ／ＮＯ）を有する信号で動作することが必要となる場合り、つまり彼らの受信器がより多い干渉を処理するように要求される可能性がある。
【００１１】
更に、いわゆる「家庭」基地局を無線通信システムへ導入すると、新しいタイプの局所化された低い信号ノイズ比の信号が存在する状況が作り出される可能性がある。家庭基地局コンセプトは、ユーザに対して、ユーザが家にいる時に呼を行うためユーザの移動ユニットが通信できるような、家庭内の基地局ユニットを提供することを含んでいる。これらの家庭基地局へのアクセスは、許可された家庭ユーザだけに制限されることが目的とされている。したがって、（１つ又は複数の）家庭基地局のそばを通過する無線通信へ接続された他のユニットでは、他のユニットの接続をサポートする信号に対する、さらなる局所化された干渉と対応する信号ノイズ比の低下とに陥る可能性がある。
【００１２】
強固でない信号を処理するシステムの要件を満たすことは、更に発展した受信器アルゴリズムを導入することによって達成できる可能性がある（つまり、比較的弱い信号をよりよく検出することを提供する）。しかし、非常に低いＥｂ／ＮＯを有する信号内で、受信器アルゴリズムが記号を分解する能力には限界がある。出願人は、他の可能性のある解決法は、受信器のダイバーシチを使用すること、つまり、移動局における多数のアンテナを使用し、受信された信号を組み合わせてＥｂ／ＮＯの低下を克服するところにあることを認識した。
【００１３】
アンテナのダイバーシチ技法は、信号が送信媒体上で横断するパスの長さが比較的短い時、多重信号画像はほとんど同時に到着するという知識に基づいている。画像は建設的に追加されることもあるが破壊的に追加されることもあり、フェージングを引き起こし、フェージングは典型的にレイリ分布を有する。パスの長さが比較的長い時、送信媒体は時間分散的と見なされ、追加された画像は送信された信号のエコーと見なすことができ、符号間干渉（ＩＳＩ）を引き起こす。
【００１４】
フェージングは、多数の受信アンテナを有し、選択的組合せ、同一ゲイン組合せ、又は最大比組合せなどのなんらかの形式のダイバーシチ組合せを使用することによって緩和できる。異なるアンテナ上のフェージングが同じではないので、１つのアンテナがフェージングされた信号を有する時、他のアンテナの信号はフェージングされていない可能性があるということをダイバーシチにおいて利用する。
【００１５】
ダイバーシチのために多数のアンテナを無線通信システム内で使用することは、それ自体としては知られている。たとえば、基地局内でアレイ・アンテナを介して受信された信号を処理するために使用されるアルゴリズムは、ＩＥＥＥ１９９５のＮａｇｕｉｂ，ＡｙｍａｎＦ．らの「ＲｅｃｕｒｓｉｖｅＡｄａｐｔｉｖｅＢｅａｍｆｏｒｍｉｎｇｆｏｒＷｉｒｅｌｅｓｓＣＤＭＡ」に説明されている。しかし、Ｎａｇｕｉｂで説明されているようなアルゴリズムなどは、アンテナ・ダイバーシチのほとんどの用途が基地局内で実施され、アップリンク上で移動局によって送信された信号を受信している。多数のアンテナを有する移動局を実装したシステムはほとんどない。
【００１６】
移動局におけるアンテナ・ダイバーシチの例、つまりダウンリンク上で基地局によって送信された信号を処理するアンテナ・ダイバーシチの１つの例は、日本のＰＤＣシステム内に見いだされる。ＰＤＣシステムはいわゆるスイッチ・ダイバーシチを使用し、これによって移動局内の受信器はそのアンテナに結合された信号の２つのバージョンのどちらかを選択する。しかし、このダイバーシチの形式は、受信された信号を組み合わせないので比較的単純化されており、したがって比較的低い性能しか提供しない。更に、移動局におけるこのダイバーシチの従来の実装は、家庭基地局によって引き起こされる重大な局所化された干渉の問題と、より高いデータ送信レートへの来たるべきニーズに対処することに失敗している。
【００１７】
したがって、無線通信システム内の移動局において受信された信号を組み合わせることを操作し、より具体的には、移動局でアンテナ・アレイ要素を介して受信された複数の信号の処理を操作するための技法を提供するニーズが存在する。
【００１８】
【発明の概要】
本発明の目的は、アレイ・アンテナを介して受信された複数の信号を処理し、干渉を抑制する能力を有する受信器を提供することによって、上記の欠点を克服することであり、この能力は移動局内に配置された受信器と共に使用されるように構成される。この能力によって、本発明による移動局が、現在使用されているより低い信号ノイズ比を有する信号上で動作することが可能になる。
【００１９】
本発明による移動局は、複数のアンテナ（又はアンテナ要素）を使用して目的の信号を受信し、他の基地局、たとえば家庭基地局からの送信に関連する干渉を抑制するような方法を使用して、複数のアンテナ上で受信された信号を組み合わせる。より具体的には、本発明による技法は干渉共分散マトリックスを適用して、望ましくない基地局からの干渉を最適に抑制する。抑制は干渉側基地局の拡散化シーケンスの知識がなくても達成でき、又は、所望の基地局によって送信されたデータを復調する必要なしに達成できる。干渉側の放射線の数がアンテナ又はアレイ要素の数より少ない場合に、本発明による技法を使用して干渉抑制を非常に大きくして、その結果、受信された信号の質は大幅に改善される。
【００２０】
本発明が主に移動局における信号処理に関連する、つまりアップリンク送信ではなくダウンリンク送信に関連するため、直交拡散化シーケンスは典型的にダウンリンクに使用されるという事実が考慮される。その結果、各受信された信号バージョンに重みを付けるために使用される重み付け係数は、干渉共分散マトリックスではなくすべての信号の共分散マトリックスを使用して、本発明の例としての実施形態によって計算される。
【００２１】
本発明によって動作する移動局は、従来の移動局に比べていくつかの利点を提供する。本発明による移動局は他の基地局から送信された信号に関連する干渉を抑制する能力を持つため、本発明を使用しなければセルの縁で実行されるソフト・ハンドオフの数を減少する傾向がある。たとえば、セルの縁の近くで動作している移動局は、近隣の基地局から強い干渉信号を受信する可能性がある。受信された信号の強度は、システム内でハンドオフ・アルゴリズムを起動し、ハンドオフ・アルゴリズムは移動局を現在の基地局から近隣の基地局へハンドオフすることを強制する。このハンドオフは、近隣の基地局の信号が十分に抑制できれば避けられる可能性があり、これによってまた、移動局が現在接続されている基地局から受信される信号の質を適切にする。ハンドオフの数を総体的に削減することによっても、システム全体の干渉が低減し、システムの容量が増加する。
【００２２】
本発明のこれらの目的及び他の目的、特徴と利点は、図面と共に読まれる次に書かれる説明から、当業者にはただちに明らかであろう。
【００２３】
【実施形態の詳細な説明】
以下の説明では、本発明の完全な理解を提供するために、限定を目的としてではなく説明を目的として、特定の回路、回路構成要素、技法など特定の詳細が記載されている。たとえば、種々の詳細は例としての変調と送信技法に関して提供されている。しかし、当業者であれば、本発明はこれらの特定の詳細から離れた別の実施形態内でも実施できることが明らかであろう。他の例では、本発明の説明を不必要な詳細で曖昧にしないように、よく知られた方法、装置、回路の詳細な説明は省略される。
【００２４】
例としてのセルラー無線通信システム１００が図１に示されている。ここに示されているように、システムによって処理される地理的な領域は、セル１１０ａ〜ｎとして知られるｎ個のより小さな無線範囲に再分割されており、各セルはそれに関連してそれぞれ無線基地局１７０ａ〜ｎを有する。各無線基地局１７０ａ〜ｎは、それに関連して複数の送信及び受信無線アンテナ１３０ａ〜ｎを有する。六角形のセル１１０ａ〜ｎの使用は、特定の基地局１７０ａ〜ｎに関連する無線範囲の領域を図示する、グラフィックに便利な方法として使用されていることに注意されたい。実際には、セル１１０ａ〜ｎは不規則な形であったり、重複したりする場合があり、必ずしも隣接していない場合がある。各セル１１０ａ〜ｎは、更に、知られた方法によってセクタに再分割される場合がある。セル１１０ａ〜ｎ内に配置されているのは、複数のｍ個の移動局１２０ａ〜ｍである。実際のシステムでは、移動局の数ｍは、セルの数ｎよりはるかに多い。基地局１７０ａ〜ｎは特に、複数の基地局送信器と基地局受信器（図示せず）とを備え、複数の基地局送信器と基地局受信器とは、それぞれの呼内に位置する移動局１２０ａ〜ｍとの双方向無線通信を提供する。図１に示されているように、基地局１７０ａ〜ｎは移動電話交換局（ＭＴＳＯ）１５０に結合され、移動電話交換局（ＭＴＳＯ）１５０は、特に、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）１６０への接続を提供し、ここから通信装置１８０ａ〜ｃへの接続を提供する。セルラー・コンセプトは当業者にはよく知られており、したがって、本明細書ではさらなる説明はしない。
【００２５】
上記のように、基地局と移動局の間の無線通信は、ダイレクトシーケンス・符号分割多重アクセス（ＤＳ−ＣＤＭＡ）を使用して実装できる。図２は、一般にこのコンセプトを示している。ＲＦ通信チャネル上で送信されるべきディジタル情報１は、ＣＤＭＡ符号器２００内で符号化される。符号化信号を使用してミキサ２２０内でＲＦ搬送波を変調する。変調された搬送波は、送信アンテナ２４０を介して空気インタフェース上を送信される。他の送信器、たとえば２…Ｎからの他のディジタル情報も同様に送信される場合がある。受信器２５０の受信アンテナ２６０は複合ＲＦ信号を受信し、別のミキサ２８０を使用して複合信号を復調する。所望の信号はブロック３００におけるこの特定の接続に関してその受信器に割り当てられた符号との相関によって、複合信号から抽出される。この符号は、復号器３４０の一部である擬似乱数生成器３２０を使用して生成される。この方法で抽出されたディジタル情報は、次いで、典型的には別の知られた構成要素によってダウンストリーム処理され、たとえばＲＡＫＥ結合器を使用して知られた方法で信号放射線を組み合わせることができる。
【００２６】
上記のように、移動局において複数のアンテナを使用すると、強化された性能を提供できる。本発明は種々の受信された信号バージョンを組み合わせるための最適化技法を提供する。最適化技法は、従来のＲＡＫＥ受信器によって使用されている従来の最大比組合せに比べて改良された性能を提供する。図３は、本発明の一例としての実施形態による移動局受信器構造を示す。
【００２７】
この中で、信号は２つのアンテナ３５０及び３５２で受信される。この例としての実施形態は２つのアンテナだけを示しているが、当業者であれば、本発明は３又はそれ以上のアンテナで受信された信号を組み合わせることにも等しく応用できることが理解されるであろう。１つ以上のアンテナ信号を得るために、追加のアンテナを提供するいくつかの方法が存在する。携帯移動局では、二分極アンテナを使用して２つの信号を得るか、第２のアンテナを電話フリップ(flip)に置くことができる。携帯ユニットよりサイズが大きいより最新のデータ端末では、いくつかのアンテナをデータ端末の種々の位置に置き、これらの各アンテナを二分極にする場合もある。当業者であれば、本発明による処理ユニットに複数のアンテナ信号を提供するための多くの変形例及び修正例を、理解されるであろう。
【００２８】
各受信された信号は、次いで、複数の受信信号分岐内で処理される。各分岐は遅延ユニット３６０、逆拡散ユニット３７０、及び重み付けユニット３８０を含む。遅延ユニット３６０及び逆拡散ユニット３７０は従来の方法で動作しているので、ここでは更には説明されない。重み付けユニット３８０は複雑な重み付けベクトルを使用して各逆拡散ユニットの出力を重み付けし、複雑な重み付けベクトルは、第２の結合器３９５において結合する第１の結合器３９０及びＲＡＫＥ（最大比）によって実行される、望ましくない送信器からの干渉を抑制する目的を考慮に入れる。本発明による最適な重み付け係数を計算して、より高品質の受信信号を提供する技法を次に、詳細に論ずる。
【００２９】
以下の時間離散モデルを使用して、例としてのＣＤＭＡシステムのダウンリンクを説明し、本発明による移動受信器内で使用されるべき重み付け係数を計算する基礎を提供する。モデルは時間分解能として１つのチップで公式化され、完全な時間遅延の推定、完全なチャネルの推定、電力制御がないこと、すべての受信された放射線が相関していないこと（たとえば、異なる基地局からの信号は相関されていなく、１つの基地局内の異なるユーザからの信号は相関されていなく、個別のユーザからの放射線は相関されていない）、基地局によってダウンリンクへ送信するために使用された拡散化シーケンスが直交であること、及び、各アンテナ又はアンテナ要素において受信された信号の中間エネルギー・レベルが等しいことを仮定している。しかし、当業者であればこれらの仮定は、単に、性能の評価を簡単にするために行われたものであり、本発明はこれらの仮定が有効でない実施態様も含むことを意図とすることを理解されるであろう。
【００３０】
移動局にＢ基地局から信号を受信させる。すべての基地局は拡散化係数Ｇを使用し、各基地局はデータをＮ_ｂ移動局に送信し、ただしｂ＝１，…，Ｂは基地局の添え字として使用される。
【００３１】
基地局から移動局への無線チャネルは、レイリ分散振幅を有するフィルタ係数を持つＦＩＲフィルタによって作られている。異なる基地局からのチャネルは相関していないと仮定されている。基地局ｂからの放射線の数をＬ_ｂとし、異なる放射線は相関していないチャネルを有すると仮定する。各ユーザに送信される平均合計電力は値Ｐ_ｂ，ｎに個別に設定され、ただしｎ＝１，…，Ｎ_ｂはユーザの添え字として使用される。各放射線の中間電力はＰ_{ｂ，ｎ，ｌ}と設定され、ここで
【００３２】
【数１】

である。
【００３３】
移動局はＭアンテナで信号を受信する。すべてのアンテナは同じ中間エネルギー・レベルを持つ信号を受信すると仮定されている。移動局内で相関していない信号を得るために、２つのアンテナ間の距離は比較的小さいので、したがって基地局から移動局におけるＭ受信アンテナへの無線チャネルは相関されていないと仮定される。アンテナ応答ベクトル
【００３４】
【数２】

を使用して、実際のアンテナ応答及び無線チャネルの両方を形成するが、各放射線の中間電力は例外である。これは、ａ_{ｂ，ｌ，ｍ}がレイリ分散振幅とランダム位相を有するようにすることで達成される。予想される方形振幅は、すべてのアンテナについて同じであり、すべてのｂ及びｌについて、
【００３５】
【数３】

である。
【００３６】
次いで、基地局ｂにおいてユーザｎからＭアンテナにおいて受信された信号は次のように表現される。
【００３７】
【数４】

【００３８】
上式で、ｋはチップ・レベル上の時間の添え字、τ_ｂ，ｌは基地局ｂからの放射線ｌに関する時間遅延、ｄ_ｂ，ｎ［ｋ］は、基地局ｂからユーザｎに送信されたデータ・ビット、及びｃ_ｂ，ｎ［ｋ］は拡散化チップである。
【００３９】
すべての基地局からの信号に追加して、白色ガウス雑音がアンテナｎ［ｋ］，Ｅ｛ｎ［ｋ］ｎ_Ｈ［ｋ］｝＝σ^２ _ｎＩに追加される。
【００４０】
最後に、移動局において受信された信号は、
【００４１】
【数５】

のように表現される。
【００４２】
次いで、移動局において受信されたＣＤＭＡ信号のこのモデルを使用し、基地局１と通信しているユーザ１に関して、ビット・エラー・レートを導出する。第１にこの移動局によって経験される信号ノイズ比は、合計（Ａ．５）を次のように書き直すことによって計算される。
【００４３】
【数６】

【００４４】
干渉項を次のように示す。
【００４５】
【数７】

【００４６】
これは
【００４７】
【数８】

を与える。
【００４８】
各放射線の間の共分散は、
【００４９】
【数９】

であり、すべての放射線が相関されていないと仮定されているため、干渉放射線に関する相互相関は、
【００５０】
【数１０】

となる。
【００５１】
受信された信号ｘ［ｋ］は、図３の中で、たとえばそれぞれブロック３６０及び３７０で結合された拡散化シーケンスを掛けることによって適切に遅延され、逆拡散される。基地局１からのユーザ１のｌ：ｔｈ放射線からの逆拡散記号は、
【００５２】
【数１１】

である。
【００５３】
【数１２】

であること、及び、
【００５４】
【数１３】

であることが分かるであろう。
【００５５】
相関前ベクトルｘ［ｋ］の共分散は、
【００５６】
【数１４】

であり、相関後ベクトルｙ１，１，ｌの共分散は、
【００５７】
【数１５】

であり、上式で、基地局の数とユーザの数の依存は、Ｒ_ｙｙ，１内に残されている。ｕ_{１，１，ｌ}＝ｉ_{１，１，ｌ}＋ｎ_{１，１，ｌ}を導入することにより、逆拡散信号は１つの所望の部分と１つの望ましくない部分に分けられ、ｙ_{１，１，ｌ}＝ｓ_{１，１，ｌ}＋ｕ_{１，１，ｌ}となり、上式で、望ましくない部分の共分散は、
【００５８】
【数１６】

である。
【００５９】
放射線ｌについて信号を逆拡散した後、信号は重さベクトルｗ_ｌを使用して組み合わされ、
【００６０】
【数１７】

となる。
【００６１】
組合せ後のＳＮＩＲは、
【００６２】
【数１８】

であり、上式で最大ＳＮＩＲ（シュワルツの不等式を使用して）、
【００６３】
【数１９】

の場合だけ、
【００６４】
【数２０】

が得られる。上式で、ηは定数であり、ＩＲＣは、干渉拒否組合せを意味する。
【００６５】
異なる放射線が相関されていないという仮定の下で、最適な組合せは、各放射線からの逆拡散され組み合わされた信号が、それに対応するＳＮＩＲで重み付けられ共に合計される場合、ブロック３８０において実行される。最終的に組み合わされた信号のビットごとのＳＮＩＲは
【００６６】
【数２１】

である。
【００６７】
上記のように、干渉抑制に関する重み付け係数を最適化することに加えて、重み付け係数はまた、ＲＡＫＥ組合せに関しても最適化されるべきである。いくつかの放射線と、いくつかのアンテナからの信号を組み合わせるための従来のＲＡＫＥ手順は、最大比組合せ（ＭＲＣ）を使用すること、すなわち各放射線をそのチャネル推定の共役複素数で乗算し、すべての信号を合計することである。
【００６８】
ＭＲＣ結合器の重さは、干渉が空間的に相関していないこと、すなわち、Ｒ_ｕ _ｕ，ｌの対角線から逸れた要素がゼロであると仮定することによって得られる。ＭＲＣ重さベクトルはしたがって、
【００６９】
【数２２】

である。
【００７０】
組合せの後にＳＮＩＲを与えられると、対応するビット・エラー率（ＢＥＲ）を計算することが可能になる。ＡＷＧＮチャネルに関するＢＥＲは、ＭｃＧｒａｗＨｉｌｌ、１９９５年第３版の、Ｊ．Ｇ．Ｐｒｏａｋｉｓによる「ＤｉｇｉｔａｌＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ」という題名のディジタル信号処理に関するよく知られた本に与えられており（ＢＰＳＫ変調は純粋に例として仮定する）、次の通りであり、
【００７１】
【数２３】

上式で、
【００７２】
【数２４】

である。
【００７３】
一般チャネルに関するＢＥＲは、
【００７４】
【数２５】

であり、上式でｆ_γｂ（γ）はＳＮＩＲの可能性分布である。この分布はすべてのユーザ、たとえばチャネル・モデルに関連するすべてのパラメータに依存しており、分析的に計算することが難しい。その代わりに数字的な方法が使用できる。
【００７５】
（Ｂ．２０）内のγが時間変化関数として考えられる場合、またすべてのユーザに関連するすべてのパラメータがその分布によって変化する場合、無限の整数を有限な合計で近似値を出すことが可能になる。
【００７６】
【数２６】

上式で、γ（ｋ）は、各ｋについてすべてのパラメータを新しく実現して、（Ｂ．１６）によって計算される。
【００７７】
最適な重み（Ｂ．１５）内で使用されるステアリング・ベクトルａ_１，ｌは、次のように予想される。
【００７８】
（Ｂ．９）及び（Ｂ．１０）から、次式が得られる。
【００７９】
【数２７】

【００８０】
これをａ_１，ｌによって乗算することにより、
【００８１】
【数２８】

が得られ，ηは実定数である。ステアリング・ベクトルａ_１，ｌはしたがって、上記の固有値問題のもっとも大きな固有値に対応する固有ベクトルである。
【００８２】
最適重み（Ｂ．１５）に使用される干渉共分散マトリックスＲ_ｕｕ，ｌを概算する必要がある。しかし、直交符号は典型的にはダウンリンク内で使用されるため、干渉共分散マトリックスは概算が困難であり、したがって本発明の例としての実施形態では、上記の等式（Ｂ．１５）内で等価の値に置き換える。特に、出願者はＲ_ｕｕ，ｌは（Ｂ．１５）内のＲ_ｘｘ又はＲ_ｙｙ，ｌによって置き換えることができ、それでも最適の組合せが漸近的に得られることに注目した。これはマトリックス反転補助定理を使用することによって示すことができる。
【００８３】
本発明の別の例としての実施形態によれば、各時間遅延について上記のように別に計算される重みは、次のように同時に計算できる。上記の等式（Ｂ．１５）では、変数Ｒ_ｕｕ，ｌ及びａ_１，ｌはＲ_ｕｕ及びａ_ｌによって置き換えられ、上式でＲ_ｕｕ＝Ｅ｛ｕ_１ｌ＊ｕ^Ｈ _１，ｌ｝であり、ｕ_１，ｌはすべてのｕ_{ｌ，ｌ，ｌ}を含むベクトルであり、ａ_ｌは、すべてのａ_ｌ，ｌを含むベクトルであり、したがって同時に実行されるべき種々の計算をスタックする。
【００８４】
前述は、本発明による移動受信器構造内で使用される重み付け係数を得る方法を説明している。出願人は、これらの構造の実施態様をシミュレートし、これらの構造の実施態様によって、従来のＲＡＫＥ受信器が複数のアンテナと共に使用されていたとしても、これら従来の受信器に比べて大幅な受信信号の品質の改良が提供されることを発見した。これらのシミュレーションの結果を、図４〜６に示されているグラフに関連して次に説明する。この中で、シミュレーションは、拡散化係数＝３２、セルごとのユーザ数＝６、及び熱雑音分散＝１という共通のシステム・パラメータを使用する。
【００８５】
図４は、単一の所望の信号放射線が移動局によって受信されるシミュレーションの結果を描く。グラフ内の一番上の関数は、単一のアンテナしか有しない、すなわちダイバーシチ組合せのない移動局について、非符号化ビット・エラー率対信号ノイズ比を表す。驚くべきことではないが、このシミュレーションはもっとも低い品質を示す（もっとも高いＢＥＲ）。次に低い信号品質は、２つのアンテナを有するが従来のＲＡＫＥ（ＭＲＣ組合せ）技法を使用するシミュレーションされた移動局によって経験される。次いで、本発明が３回シミュレーションされた。下降するＢＥＲグラフ・オーダの中で、１度は３つの基地局干渉を使用し、１度は２つの基地局干渉を使用し、１度は単一の基地局干渉を使用した。２つのアンテナ移動局について、単一の基地局からの干渉は更に大きく抑制され、受信された信号のよりよい品質を提供していることに注意されたい。したがって、本発明は、上記の家庭基地局を導入することによって生じる問題の優れた解決法を提供する。干渉物の数がアンテナの追加数を超えると、性能は従来のＲＡＫＥ受信器に近づき始めるが、それでもなお約２ｄＢ分よい。
【００８６】
図５は、２つのアンテナを有する移動局に関するシミュレーション結果を示し、この中で各チャネルは３つの放射線を含む。この場合、従来のＭＲＣ手法からの結果と本発明の３つのシミュレーションとは、１つだけの干渉基地局が考慮されている時でも、図４の結果より更に緊密にグループ化されている。これは移動局における本発明による干渉抑制は、干渉基地局の放射線の数が移動基地局によって使用されているアンテナ（又はアンテナ要素）の数マイナス１より小さいか等しい時に最大となる結論を導く。
【００８７】
この後者の結論は、図６に示されたシミュレーションの結果によって支持される。この中で、所望のチャネルは移動局によって受信される３つの放射線を有するが、干渉基地局（複数可）は１つの放射線しか有しない。図５に見られる結果とは異なり、１つだけの信号放射線しか有しない単一の干渉基地局については、移動局において２つのアンテナを使用して実質的に完全な干渉抑制が達成されることに注意されたい。
【００８８】
上記のように、将来はＣＤＭＡ基準とシステムの高速ビット・レートとがサポートされる。ＣＤＭＡシステム内で高速ビット・レートを達成するための１つの技法は、各個別のユーザに多重符号を提供することである。すなわち、ユーザは多重拡散化符号を割り振られ、各拡散化符号が使用されて、より低いビット・レート接続をサポートする。
【００８９】
移動局が多重符号信号を受信する時、そこに割り当てられた各拡散化符号について複合信号を個別に処理することができる。別法としては、干渉抑制技法が使用されて、本発明によるダウンリンク内で受信された信号を処理した場合、各移動局の意図された信号が同じ無線チャネル（つまり、同じａ_１，ｌ）を通って通過し、同じ干渉（同じＲ_ｕｕ，ｌ）によって妨害されているという事実を使用して、計算の複雑さを削減することができる。たとえばこれらのベクトルは、いくつの拡散化符号が移動局に割り当てられたかにかかわらず１度だけ推定でき、これらの推定値を使用して各割り当てられた符号について１度ずつ、複合信号を複数回処理できる。別法としては、これらのベクトルの推定は、複合信号内のすべての信号を同時に使用して行うことができる。これは推定内の推定エラーを減少し、したがって性能を向上する。
【００９０】
本発明が、理解を促進するために特定の実施形態に関して説明された。しかし上記の実施形態は限定的なものではなく例示のためのものである。当業者であれば本発明の中心的な精神と範囲から離れることなく、上記の特定の実施形態から離れた例も作られることが容易に明らかであろう。したがって、本発明は上記の例に限定されるものと見なされるべきではなく、その代わりに、等価物を含めた首記の特許請求の範囲と同一基準のものと見なされるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的なセルラー無線通信システムを示す図である。
【図２】ＣＤＭＡ送信と受信システムの非常に一般的な構成図である。
【図３】本発明による受信器アーキテクチャを示す図である。
【図４】２つのアンテナを持つチャネルに配布された１放射線のレイリを有するシミュレーションを使用した、本発明に帰する利点を描いたグラフを示す図である。
【図５】２つのアンテナを持つ３つの放射線チャネル・シミュレーションを使用した従来の受信器と比べた、本発明による受信器に関するシミュレーションの結果を示す図である。
【図６】望ましくない基地局からの１つの放射線を有する、２つのアンテナを持つ３つの放射線チャネルに関するシミュレーションの結果を示す図である。

Claims

受信された信号の異なるバージョンをダイバーシチ組み合わせし、干渉抑制を使用して干渉信号を取り除く移動局であって、
第１の信号と第２の信号とを受信する少なくとも２つのアンテナ要素と、
前記第１の信号と第２の信号とを処理する複数の受信信号処理分岐であって、各受信信号処理分岐が、該受信信号処理分岐へ入力された信号の遅延したバージョンを生成する遅延ユニットと、前記信号の遅延したバージョンを逆拡散する逆拡散ユニットと、重み付け係数を使用して前記逆拡散ユニットの出力を重み付けする重み付けユニットとを含み、前記干渉信号を取り除くために選択される複数の重み付け係数であって、前記干渉信号の共分散行列（Ｒuu,l）と相関前ベクトルの共分散行列（Ｒxx)と相関後ベクトルの共分散行列（Ｒyy,l）とに基づく複数の重み付け係数を提供する、複数の受信信号処理分岐と、
対応する遅延を有する前記受信信号処理分岐内の重み付けユニットからの出力を組み合わせる複数の第１の結合器と、
前記複数の第１の結合器からの出力を組み合わせる第２の結合器とを備えることを特徴とする移動局。
前記重み付け係数が、干渉拒否組合せ（ＩＲＣ）ベクトルと最大比組合せ（ＭＲＣ）ベクトルとの組合せを使用して計算されることを特徴とする請求項１に記載の移動局。
前記重み付け係数が望ましくない信号の共分散を使用して計算されることを特徴とする請求項１に記載の移動局。
前記重み付け係数がすべての受信された信号の共分散を使用して計算されることを特徴とする請求項１に記載の移動局。
前記重み付け係数が各遅延について個別に計算されることを特徴とする請求項１に記載の移動局。
前記重み付け係数が、計算に使用される変数をスタックすることにより、すべての遅延について同時に計算されることを特徴とする請求項１に記載の移動局。
前記受信信号と干渉信号はＣＤＭＡ信号であることを特徴とする請求項１に記載の移動局。
受信された信号の異なるバージョンをダイバーシチ組み合わせし、干渉抑制を使用して干渉信号を取り除く方法であって、
少なくとも２つのアンテナ要素で第１の信号と第２の信号とを受信する工程と、
複数の受信信号処理分岐で前記第１の信号と第２の信号とを処理する工程あって、各受信信号処理分岐においては、入力された信号の遅延されたバージョンが生成され、前記信号の遅延されたバージョンが逆拡散され、前記逆拡散された信号が重み付け係数を使用して重み付けされ、前記複数の受信信号処理分岐では、前記干渉信号を取り除くために選択される複数の重み付け係数であって、前記干渉信号の共分散行列（Ｒuu,l）と相関前ベクトルの共分散行列（Ｒxx)と相関後ベクトルの共分散行列（Ｒyy,l）とに基づく複数の重み付け係数が提供される、工程と、
対応する遅延を有する前記複数の受信信号処理分岐からの複数の重み付けされた信号を組み合わせる工程と、
前記重み付けされた信号が組み合わされた信号を組み合わせる工程とを備えることを特徴とする方法。
前記重み付け係数が、干渉拒否組合せ（ＩＲＣ）ベクトルと最大比組合せ（ＭＲＣ）ベクトルとの組合せを使用して計算されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
前記重み付け係数が望ましくない信号の共分散を使用して計算されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
前記重み付け係数がすべての受信された信号の共分散を使用して計算されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
前記重み付け係数が各遅延について個別に計算されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
前記重み付け係数が、計算に使用される変数をスタックすることにより、すべての遅延について同時に計算されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
前記受信信号と干渉信号はＣＤＭＡ信号であることを特徴とする請求項８に記載の方法。