JP4933023B2 - スマート・アンテナ・システムを有する無線データ通信システムにおける協働的ポーリング - Google Patents

Description

【０００１】
（関連特許出願）
本発明は、下記の３件の同時に出願された継続中の米国特許出願に関連し、これらの出願は、それぞれが本発明の譲受人に譲渡され、それぞれが参照によって本明細書に組み込まれる。
（１）整理番号第０１５６８５．Ｐ０３４号、表題「ＣＯＯＰＥＲＡＴＩＶＥ ＰＯＬＬＩＮＧ ＩＮ Ａ ＷＩＲＥＬＥＳＳ ＤＡＴＡ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ ＨＡＶＩＮＧ ＳＭＡＲＴ ＡＮＴＥＮＮＡ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ（スマートアンテナを備えたワイヤレス・データ通信システムにおける協働的ポーリング）」、発明人Ｔｒｏｔｔ他。
（２）整理番号第０１５６８５．Ｐ０２７号、表題「ＮＯＮ−ＤＩＲＥＣＴＩＯＮＡＬ ＴＲＡＮＳＭＩＴＴＩＮＧ ＦＲＯＭ Ａ ＷＩＲＥＬＥＳＳ ＤＡＴＡ ＢＡＳＥ ＳＴＡＴＩＯＮ ＨＡＶＩＮＧ Ａ ＳＭＡＲＴ ＡＮＴＥＮＮＡ ＳＹＳＴＥＭ（スマートアンテナ・システムを有するワイヤレス・データのベース・ステーションからの非直接伝送）」、発明人Ｂａｒｒａｔｔ他。
（３）整理番号第０１５６８５．Ｐ０２６号、表題「ＲＥＰＥＴＩＴＩＶＥ ＰＡＧＩＮＧ ＦＲＯＭ Ａ ＷＩＲＥＬＥＳＳ ＤＡＴＡ ＢＡＳＥ ＳＴＡＴＩＯＮ ＨＡＶＩＮＧ Ａ ＳＭＡＲＴ ＡＮＴＥＮＮＡ ＳＹＳＴＥＭ（スマートアンテナを有するワイヤレス・データのベース・ステーションからの反復ページング）」、発明人Ｔｒｏｔｔ。
【０００２】
（背景）
本発明は、無線通信に関し、具体的には、基地局送信器／受信器（トランシーバ）と複数のリモート・ユーザ端末の間のセルラまたは類似するワイヤレス通信システムでの通信方法、特に変化する環境での無線通信に関する。
【０００３】
そのような通信システムでは、通信リンクの信号対雑音比を高め、干渉を減らすスマート・アンテナ・システムなどの指向性アンテナ・システムを使用することが望ましい。スマート・アンテナ・システムの使用によって、マルチパスおよびフェージングに対する耐性を与えることもできる。
【０００４】
スマート・アンテナ・システムには、アンテナ要素のアレイと、信号対雑音比を高め、かつ／または干渉を減らすためにスマート・アンテナ処理戦略を判定する機構が含まれる。スマート・アンテナ・システムは、複数の固定ビームを形成するビームフォーマと、１つまたは複数のビームを組み合わせる機構を含む「スイッチド・ビーム」システムとすることができる。それに代えて、スマート・アンテナ・システムを、特定の受信状況または送信状況について処理戦略に従って適応させることができる無限に変更可能なアンテナ放射パターンを達成することができるスマート・アンテナ処理戦略決定機構を含む適応アンテナ・アレイ・システムとすることができる。
【０００５】
スマート・アンテナ・システムは、通信のアップリンク（ユーザ端末から基地局へ）、ダウンリンク（基地局からユーザ端末へ）、またはその両方のフェーズで通信に使用することができる。
【０００６】
スマート・アンテナ・システムは空間分割多元接続（ＳＤＭＡ：spatial division multiple access）も可能である。ＳＤＭＡを用いると、同一チャネル・ユーザの端末が空間的に分離されていれば、ある基地局の複数のユーザ端末が、同じ「通常」チャネルすなわち、同じ周波数チャネルや時間チャネル（ＦＤＭＡおよびＴＤＭＡシステムの場合）または同じコード・チャネル（ＣＤＭＡシステムの場合）で基地局と通信することができる。その場合には、スマート・アンテナ・システムが、同一の通常チャネル内で複数の「空間チャネル」を提供する。
【０００７】
伝送ＲＦ環境および干渉環境は、セルラ・システムでは比較的高速で変化することがある。これらの環境は、パケット化されたシステムでは、シーケンシャル・パケット伝送の間で大きく変化することがある。たとえば、スマート・アンテナ・システムと複数のリモート・ユーザ端末を有する基地局を含むセルラ・システムを検討されたい。早く変化する環境では、適切なスマート・アンテナ処理戦略の決定が、送信期間に密に対応する時間間隔中にモバイル・ユーザから受信するアップリンク信号に対して適応できることが必要になる。そのような適応では、通常は、その受信した信号を使用して決定されるスマート・アンテナ処理戦略を備えた、ユーザ端末から基地局への無線信号が使用される。
【０００８】
当技術分野では、早く変化するＲＦ環境および干渉環境に適応する必要がある。
【０００９】
ポーリング
それぞれが１つまたは複数のユーザ端末の組を有する複数の基地局を含むセルラ・システムを検討する。当技術分野では、同一のチャネルで他の基地局に信号を送信している同一チャネル・ユーザ端末からの干渉を軽減するために、特定の基地局のスマート・アンテナ・システムのスマート・アンテナ処理戦略を決定する方法が知られている。そのような干渉軽減は、特定の基地局で干渉する同一チャネル・ユーザ端末からの無線信号を受信し、干渉する信号から所望の信号を区別することによって達成することができる。
【００１０】
特定の基地局は、アップリンクで他の基地局のユーザ端末からの干渉の軽減、またはダウンリンクで他の基地局のユーザ端末への軽減を行えない場合がある。特定の基地局は、他のユーザ端末への適切な無線周波リンクを有しないか、他の基地局のユーザ端末をポーリングする方法に関する情報を有しない場合がある。
【００１１】
通信の開始
リモート・ユーザ端末との通信を開始する時に、リモート・ユーザ端末がそのシステムからログ・オフしている場合があり、あるいは、基地局とユーザ端末の間で比較的最近通信が行われていないか、通信がかなりの無音期間を伴う比較的低速で行われる「アイドル」状態である場合がある。
【００１２】
基地局と、アイドル状態であるユーザ端末との間の通信の開始は、比較的困難になることがある。たとえば動くので、ユーザ端末の位置が未知である場合がある。さらに、干渉パターンが早く変化し、その結果、位置が既知である場合であっても、基地局による開始（たとえばページング）メッセージの成功裡の受信の可能性を下げることがあるかなりの干渉が存在する場合がある。さらに、ページング用のチャネルが、他の基地局のユーザ端末によって激しく使用されている場合がある。その場合には、所望の／所期のユーザ端末への干渉がかなりのものになるであろう。
【００１３】
同一基地局の他のユーザ端末によって異なる空間チャネルで激しく使用されている通常チャネル上のユーザ端末をページングすることが望ましいことが多い。そのような場合にも、ユーザ端末への干渉が、かなりのものになることがある。
【００１４】
ユーザ端末をページングするためのページング・メッセージの送信は、通常、早く変化する干渉を伴う環境で未知のおよび位置が変わるユーザ端末が、関連する基地局からのそのようなページング（および他の制御信号）を成功裡に受信する可能性を高める形で実行されるのが理想的である。
【００１５】
（概要）
一実施態様は、第１ユーザ端末にダウンリンク・データを送信する前に、スマート・アンテナ・システムを有する第１基地局から第１ユーザ端末に第１ポーリングを送信することを含む方法である。第１基地局は、第１ユーザ端末が第１ポーリングを成功裡に受信した結果として、第１ユーザ端末から第１アップリンク応答信号を受信する。第１基地局は、少なくとも１つの他のリモート・ユーザ端末が第２基地局から第２ポーリングを成功裡に受信した結果として、１つまたは複数の他のリモート・ユーザ端末から１つまたは複数の他のアップリンク応答メッセージをも受信する。第１基地局は、第１ユーザ端末への送信のためのダウンリンク・スマート・アンテナ処理戦略を使用して、第１ユーザ端末にダウンリンク・データを送信する。その戦略は、第１ユーザ端末へのダウンリンク・データの送信中に第１基地局が第１のまたは他のアップリンク応答信号を受信した、および受信している可能性がある第１および１つまたは複数の他のリモート通信デバイスへの干渉を軽減することを含む。ダウンリンク・スマート・アンテナ処理戦略は、第１および他の受信されたアップリンク応答信号を使用する。第１基地局は、関連するユーザ端末と共に第１プロトコルを使用し、第２基地局は、第１プロトコルと調整された第２プロトコルを使用する。その調整で、第１基地局が第１ユーザ端末へのダウンリンク・データを送信中に、第１基地局が、送られてくる第２のおよび１つまたは複数の他のリモート通信デバイスからの第１および他のアップリンク応答信号を受信できるようにする。
【００１６】
一実施態様は、スマート・アンテナ・システムを有する第１基地局から第１ユーザ端末にダウンリンク・データを通信する方法でもある。この方法には、第１基地局のシーケンシャル時間間隔の第１組を設けることが含まれる。時間間隔のそれぞれに、選択された数のダウンリンク・チャネルおよびダウンリンク・チャネルのそれぞれに関するアップリンクの関連チャネルを有する。関連アップリンク・チャネルは、その関連アップリンク・チャネルに関連するダウンリンク・チャネルで第１基地局からの信号を受信することに応答する第１ユーザ端末からのアップリンク応答信号を第１基地局が受信するためのものである。この方法には、さらに、第１組の第１時間間隔の第１ダウンリンク・チャネルで第１基地局から第１ユーザ端末に少なくとも第１ダウンリンク・ポーリング信号を送信することと、第１ダウンリンク・ポーリング信号に応答して、第１組の第一ダウンリンク・チャネルに関連する関連アップリンク・チャネルで第１基地局で第１アップリンク応答信号を受信することと、第２基地局のために設けられたシーケンシャル時間間隔の第２組の第２ダウンリンク・チャネルに関連する第２関連アップリンク・チャネルで第１基地局で少なくとも１つの他のアップリンク応答信号を受信することが含まれる。第２組の時間間隔のそれぞれは、選択された数のダウンリンク・チャネルと、ダウンリンク・チャネルのそれぞれに関するアップリンクの関連チャネルを有し、シーケンシャル時間間隔の第２組のそれぞれが、シーケンシャル時間間隔の第１組と調整される。他のアップリンク応答信号は、シーケンシャル時間間隔の第２組の時間間隔の第２ダウンリンク・チャネルで第２基地局から送信されたデータに応答する少なくとも１つの他のリモート・ユーザ端末からのものである。この方法には、さらに、受信された第１および他のアップリンク応答信号を使用して、第１基地局から第１ユーザ端末に送信するためのダウンリンク・スマート・アンテナ処理戦略を決定することが含まれる。決定されたダウンリンク戦略には、他のリモート端末デバイスへの干渉の軽減が含まれる。この方法には、さらに、第１アップリンク信号が受信された関連アップリンク・チャネルに関連する第１組のダウンリンク・チャネルで、決定されたダウンリンク・スマート・アンテナ戦略を使用して、第１基地局から第１ユーザ端末にダウンリンク・データを送信することが含まれる。調整は、第１組および第２組の関連アップリンク・チャネルによって、第１基地局が、第１基地局で受信される第１および他のアップリンク応答信号を受信でき、第１アップリンク応答信号を他のアップリンク応答信号と区別できるようになるようにされる。
【００１７】
（詳細な説明）
セルラ・システムとそのスマート・アンテナ基地局
図１を参照すると、少なくとも２つの基地局すなわち、第１基地局１０２と、少なくとも１つの第２基地局１１１とを有するセルラ・ワイヤレス通信システム１００が全般的に示されており、第１基地局１０２には、アンテナ要素のアレイ１０４を有するスマート・アンテナ・システムが含まれる。システム１００には、第１基地局１０２との両方向パケット通信を行うための、複数のリモートのおそらくはモバイル・ユーザ端末１０５、１０６、１０７、１０８と、第２基地局１１１などの他の基地局との両方向パケット通信を行うための、複数のリモートのおそらくはモバイル・ユーザ端末１０９、１１０も含まれる。第１基地局１０２は、ユーザ端末１０５、１０６、１０７、１０８に関連すると言われ、第２基地局１１１は、ユーザ端末１０９、１１０に関連すると言われる。
【００１８】
第１基地局１０２は、データ・ネットワークおよび／または音声ネットワークなどのネットワークに結合される。１つまたは複数の第２基地局１１１も、同様のネットワークに結合される。一実施形態では、第１基地局と他の基地局１１１がインターネットに結合される。
【００１９】
図２Ａに、第１基地局１０２の一実施形態を示す。基地局には、適応アンテナ・アレイ・システムであるスマート・アンテナ・システム２０３が含まれる。スマート・アンテナ・システム２０３は、アンテナ要素のアレイ１０４と、一実施形態では送信器／受信器（トランシーバ）の組２０６として実装される、アレイ１０４の個々のアンテナ要素ごとに１つの送信器および１つの受信器からなる送信器の組および受信器の組と、アップリングおよびダウンリンクのスマート・アンテナ処理を実行する空間プロセッサ２０８が含まれる。
【００２０】
アップリンク・スマート・アンテナ処理には、トランシーバの組を介して個々のアンテナ要素から受け取る信号を組み合わせることが含まれ、ダウンリンク・スマート・アンテナ処理には、トランシーバの組を介して個々のアンテナ要素から送信される複数のバージョンの信号を生成することが含まれる。制御コンピュータ２１０がスマート・アンテナ処理を制御する。空間プロセッサ２０８および制御コンピュータ２１０には、１つまたは複数のディジタル信号処理デバイス（ＤＳＰ）が含まれるが、アップリンクおよびダウンリンクのスマート・アンテナ処理および制御を達成する他の機構を使用することもできる。
【００２１】
アップリンクでは、スマート・アンテナ処理は、アップリンク重み付けパラメータの組に従って受信信号の振幅および位相に重みを付けることによって、制御コンピュータ２１０の制御の下で実行され、受信信号を有利に組み合わせる。そのような組合せを、アップリンク空間処理およびアップリンク・スマート・アンテナ処理と称する。アップリンク・スマート・アンテナ処理戦略は、この場合には、アップリンク重み付けパラメータの組によって決められる。そのような組合せに、さらに、時間等化用の時間フィルタリングを含めることができ、空間処理と組み合わされた時に、そのような組合せを、アップリンク時空処理(spaio-temporal processing)または、やはり、アップリンク・スマート・アンテナ処理と称する。時空処理は、アンテナ要素のそれぞれで発する信号の時間処理パラメータを含むアップリンク重み付けパラメータの組によって決まるアップリンク・スマート・アンテナ処理戦略に従って実行される。説明を簡単にするために、用語アップリンク空間処理およびアップリンク・スマート・アンテナ処理は、本明細書では、アップリンク時空処理またはアップリンク空間処理のいずれかを意味する。
【００２２】
アップリンク戦略は、通常は、基地局１０２のアンテナ要素で受信された信号に基づいて決定され、一実施形態では、ダウンリンク戦略も、アンテナ要素で受信される信号に基づいて決定される。
【００２３】
したがって、一実施形態では、基地局１０２に、関連するリモート・ユーザ端末にダウンリンク・チャネル上でダウンリンク・データを送信するためにアンテナ要素に結合されたダウンリンク送信ユニットと、リモート・ユーザ端末からのアップリンク信号を受信するためにアンテナ要素に結合されたアップリンク受信ユニットと、ダウンリンク送信ユニットに結合され、さらにアップリンク受信ユニットに結合された、アップリンク応答信号に基づいてダウンリンク・スマート・アンテナ処理戦略を決定するプロセッサとが含まれる。
【００２４】
一実施形態では、第１基地局１０２のアンテナ要素１０４が、それぞれ、送信と受信の両方に使用され、別の実施形態では、複数のアンテナ要素が、別々の送信用アンテナおよび受信用アンテナを含むことに留意されたい。
【００２５】
１０５、１０６、１０７、１０８などのユーザ端末には、通常は、アンテナ・システムとトランシーバが含まれる。これらのユーザ端末は、通常は、インターネットまたは他のデータ通信ネットワークを介する音声通信および／またはデータ通信などのさまざまなタイプの機能性を提供するために、入力デバイスおよび／または出力デバイスおよび／または処理デバイスに結合される。そのようなユーザ端末はモバイルまたは固定とすることができる。一実施形態では、アンテナ・システムが、単一のアンテナを有することができ、あるいは、もう１つの実施形態では、アンテナ・システムに、ダイバーシチ送受信を容易にするために複数のアンテナ要素を含めることができる。もう１つの実施形態では、アンテナ・システムに、スマート・アンテナ・システムを含めることができる。一実施形態では、ユーザ端末は、互いの間で音声および／またはデータを通信できるものでもよい。ユーザ端末に結合するかその一部とすることができるのが、ラップトップ・コンピュータ、両方向ポケット・ベル、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ビデオ・モニタ、オーディオ・プレイヤ、セル電話、または、別の通信デバイスまたは基地局などの通信局とワイヤレスの形で音声またはデータを通信することができる他のデバイスの１つまたは複数である。
【００２６】
信号が、リモート送信器１０５、１０６、１０７、１０８の１つから受信される時に、適応空間プロセッサ２０８は、アンテナ要素のアレイ１０４のそれぞれで受信された信号の振幅および位相に応答し、存在するであろうマルチパス状態を補償することおよび干渉を軽減することを含めて、ユーザ端末から基地局への信号リンクを有利に強化する指向性受信パターンを効果的に提供する形で信号を組み合わせるアップリンク空間処理を実行する。
【００２７】
重み付けパラメータによって決まるアップリンク・スマート・アンテナ処理戦略を決定するさまざまな技法が既知である。一実施形態では、シンボルの既知のトレーニング・シーケンスがアップリンク信号に含まれる。この実施形態の１つのバージョンでは、戦略決定に最小二乗法が使用される。もう１つの実施形態では、たとえば定モジュラスまたは特定の変調フォーマットなど、アップリンク信号が有することが既知である１つまたは複数の特性を有する基準信号がそれに従って構成される、「ブラインド」法が使用される。既知の信号または構成された基準信号のいずれかが、誤差信号の形成に使用され、アップリンク・スマート・アンテナ戦略決定によって、誤差に基づくある判断基準を最適化するアップリンク重み付けパラメータが決定される。一実施形態では、判断基準が、最小二乗誤差判断基準である。
【００２８】
一実施形態は、空間分割多元接続（ＳＤＭＡ）に従って動作することさえできる。ＳＤＭＡでは、同一チャネルのリモート・ユーザが空間的に分離されている限り、第１基地局１０２に関連する複数のユーザ端末が、アップリンクで同一の「通常」チャネルすなわち、同一の周波数チャネルや時間チャネル（ＦＤＭＡおよびＴＤＭＡシステムの場合）または同一のコード・チャネル（ＣＤＭＡシステムの場合）で第１基地局１０２と通信することができる。その場合には、スマート・アンテナ・システムが、同一の通常チャネル内で複数の「空間チャネル」を提供し、適応空間プロセッサ２０８が、所望のユーザ端末と通常チャネルを共用する第１基地局１０２に関連するリモート端末からの干渉を軽減するためにアップリンク空間処理を実行する。
【００２９】
第１基地局１０２は、存在するであろうマルチパス状態の補償および干渉軽減を含めて、基地局からユーザ端末への信号リンクを有利に強化する指向性信号パターンを効果的に提供する形でリモート・ユニット１０５、１０６、１０７、１０８の１つまたは複数に信号を送信するのにも使用される。ＳＤＭＡは、ダウンリンク方向でも可能であり、基地局が、同一の通常チャネル上で複数の関連ユーザ端末に送信できる。すなわち、同一の通常チャネルが、複数の空間チャネルを有することができる。
【００３０】
ダウンリンクでは、適応空間プロセッサ２０８が、制御コンピュータ２１０の制御の下で、ダウンリンク重み付けパラメータの組に従う振幅および位相で信号に重みを付けることによって、リモート端末に送信されるさまざまなバージョンの信号を生成する。そのような処理を、一般に、ダウンリンク空間処理またはダウンリンク・スマート・アンテナ処理と称する。ダウンリンク・スマート・アンテナ処理戦略は、この場合には、ダウンリンク重み付けパラメータによって決まる。そのような処理には、さらに、時間等化用の時間フィルタリングを含めることができ、重み付けと組み合わされた時に、そのようなスマート・アンテナ処理をダウンリンク時空処理と称する。ダウンリンク時空処理は、アンテナ要素のそれぞれによって送信される信号の時間処理パラメータを含むダウンリンク重み付けパラメータの組によって決まるダウンリンク・スマート・アンテナ処理戦略に従って実行される。説明を簡単にするために、用語ダウンリンク空間処理およびダウンリンク・スマート・アンテナ処理は、本明細書では、ダウンリンク時空処理またはダウンリンク空間処理のいずれかを意味する。
【００３１】
この場合にダウンリンク重み付けパラメータによって定義されるダウンリンク・スマート・アンテナ処理戦略を決定するさまざまな機構が既知である。一実施形態は、時間領域多重化（ＴＤＤ）を使用するＴＤＭＡシステムである通信システム１００で動作し、その結果、特定のユーザ端末とそれに関連する基地局の間のアップリンク周波数とダウンリンク周波数が同一になる。ダウンリンク重み付けパラメータは、通常は、同一のユーザ端末のアップリンク重み付けパラメータから決定される。アップリンク重み付けパラメータからダウンリンク重み付けパラメータを決定する際に、較正係数が含められて、ひずみの差、たとえば、アンテナ要素のアレイ１０４のそれぞれに結合された異なる受信チェーンおよび送信チェーンを介して信号が進む際に信号に発生する振幅シフトと位相シフトの差が補償される。そのようなチェーンには、アンテナ要素、ケーブル、フィルタ、ＲＦ受信器、ＲＦ送信器、物理的接続、および、処理がディジタルである場合のアナログ・ディジタル変換器が含まれる。たとえば、それぞれ本願の譲受人に譲渡された米国特許第５５４６０９０号、米国特許出願第０８／９４８７７２号および米国特許出願第０９／９２５４３４号に、較正の方法および装置の説明が含まれる。
【００３２】
時間領域多重化を使用しない通信システムで動作するための代替実施形態、たとえば、特定のユーザ端末との通信のアップリンク周波数とダウンリンク周波数が同一でない周波数領域多重化（ＦＤＤ）を使用するシステムで動作する本発明の実施形態では、ユーザ端末の到着方向（ＤＯＡ）の判定を含む。しかし、これに制限されず、ユーザ端末から受信されたアップリンク信号からダウンリンク重み付けパラメータを決定するさまざまな技法が使用可能である。
【００３３】
図２Ｂに、スイッチド・ビームであるスマート・アンテナ・システム２２３を含む第１基地局１０２の代替実施形態を示す。スマート・アンテナ・システム２２３は、アンテナ要素のアレイ１０４、アンテナ要素のアレイ１０４用の固定ビームの組を形成するビームフォーミング・ネットワーク２２５、ビームフォーマ２２５の個々のビーム端子ごとに１送信器／受信器のトランシーバの組２２７、およびトランシーバ２２７の１つまたは複数のビームを組み合わせるコンバイナ２２９を有する。含まれる制御コンピュータ２３１が、スマート・アンテナ・システムを制御する。例示的なビームフォーマには、バトラ・マトリックスが含まれるが、これに制限はされない。コンバイナ２２９は、１つまたは複数の固定ビームを選択して、アップリンクまたはダウンリンクで使用する。コンバイナ２２９には、１つまたは複数のビームを選択するスイッチング・ネットワークを含めることができる。コンバイナ２２９に、さらに、１つまたは複数のビームを組み合わせる機構を含めることができる。図２Ａの適応スマート・アンテナ・システムと同様に、ダウンリンク通信用のスイッチド・ビーム・スマート・アンテナ・システムを制御する方法の決定を、アップリンク・スマート・アンテナ処理戦略と称する。ダウンリンク通信中のコンバイナ２２９の処理をダウンリンク空間処理と称する。アップリンクでは、組合せが、受信された信号を有利に組み合わせるためにアップリンク重み付けパラメータの組に従って、選択されたビームに重みを付けることによって動作する。図２Ａの適応スマート・アンテナ・システムと同様に、そのようなアップリンク組合せをアップリンク空間処理と称し、アップリンク通信に関する組合せの決定をアップリンク・スマート・アンテナ処理戦略の決定と称する。
【００３４】
具体的に言うと、リモート・ユニット１０５、１０６、１０７、１０８内のリモート送信器の１つから信号が受信される時に、ビーム・コンバイナ２２９は、アンテナ要素のアレイ１０４のそれぞれで受信された信号に応答し、存在するであろうマルチパス状態の補償および本発明の態様による干渉の軽減を含めて、ユーザ端末から基地局への信号リンクを強化する指向性信号パターンを効果的に提供する形で、ビームフォーマ２２５からのビームを組み合わせるアップリンク空間処理を実行する。
【００３５】
さらに図２Ｂを参照すると、ダウンリンクで、コンバイナは、ビームフォーマ２２５の１つまたは複数の選択されたビームを介して送信される重みを付けられたバージョンを決定するように信号を処理する。コンバイナの処理は、存在するであろうマルチパス状態の補償および本発明の態様による干渉の軽減を含めて、基地局からユーザ端末への送信を改善することである。
【００３６】
図２Ａおよび２Ｂの両方の実施形態で、本発明の一態様に従って、他の基地局１１１のリモート・ユニット１０９、１１０など、同一チャネル干渉物からも信号が受信される。空間処理では、他の基地局１１１のリモート・ユニット１０９、１１０などの同一チャネル・ユーザからの干渉を軽減する形で、これらの受信信号を使用する。
【００３７】
特に、移動可能ユーザ端末またはマルチパス環境またはインターネットなどのコンピュータ・ネットワーク内のデータ通信、あるいはこのような要因の組合せに対する、好ましいスマート・アンテナ戦略の適応的決定は、変化するＲＦおよび干渉の環境のゆえに、データ通信の特定の時に最もよく行われる。リモート・ユーザ端末がモバイルである場合に、ユーザ端末の移動が、後続する複数のデータ伝送の間に好ましい位置と好ましくない位置の間でのユーザ端末の移動となることがある。データ伝送、たとえば通信システム１００がインターネットなどのコンピュータ・ネットワークの一部である時のユーザ端末と第１基地局１０２の間のデータ伝送の場合に、干渉環境が早く変化することがある。したがって、第１基地局１０２に対して干渉物であるリモート端末１０９、１１０などが、異なる時にそれぞれの第２基地局１１１に送信している可能性があり、そのような干渉パターンが早く変化することがある。
【００３８】
基地局からの通信の開始
第１基地局１０２からダウンリンクでの通信の開始のとき、最適のスマート・アンテナ処理戦略を早く決定するために、本発明の一実施形態によれば、第１基地局１０２は、第１基地局１０２が通信を開始することを望むことを示すために、合意された論理制御チャネルでユーザ端末に初期ダウンリンク・ページング・メッセージを送信する。
【００３９】
ユーザ端末は、ログ・インしていない場合があり、あるいは、ログ・インし、認証されているが、関連する基地局との能動的な通信交換状態ではないアイドル状態であるか、関連する基地局と能動的に通信しているアクティブ状態であることがある。ユーザ端末が、アイドル状態である時には、基地局とユーザ端末の両方が通信を開始する準備ができている。さらに、基地局とそのアイドル端末の両方が、基地局がユーザ端末をページングするかユーザ端末が基地局との通信を開始するための１つまたは複数の潜在的なチャネルの組を示す情報を有する。
【００４０】
ユーザ端末は複数のチャネルで通信する能力を有する場合があり、したがって、あるチャネルでアイドルであるが別のチャネルでアクティブであることがあることに留意されたい。アイドルとは、当のチャネルでアイドルであることを意味する。アイドルのユーザ端末が、他のチャネルでアイドルでないことがあることを諒解されたい。
【００４１】
ユーザ端末をページングするためのページング・メッセージの送信は、比較的早く変化する干渉を伴う環境にある未知のおそらくは変化する位置にあるユーザ端末が関連する基地局からそのようなページング（および／または他の制御信号）を成功裡に受信する可能性が増える形で実行されることが望ましい。
【００４２】
本発明の一態様は、無指向性の形でダウンリンク信号を送信し、それと同時に、基地局に知られている１つまたは複数の望まないユーザ端末であるユーザ端末への干渉、すなわち、１つまたは複数のユーザ端末のそれぞれがダウンリンク信号の送信中に特定のダウンリンク・チャネルで１つまたは複数の信号を受信できることを軽減する必要がある。
【００４３】
本明細書で使用される無指向性の形とは、エネルギを特定の１つまたは複数のユーザに意図的に向けないことを指す。セクタ化されたシステムでは、これは、セクタ内で無指向性であることを意味する。さらに、実質的に無指向性とは、伝送全体が、それぞれがおそらくは異なる戦略を有する反復される伝送の組に分割される時の時間平均での無指向性も意味する。
【００４４】
本発明の一態様には、システム１００など無線パケット・データ・システムでの第１基地局１０２などの基地局から特定のユーザ端末への通信を信頼性のある形で開始する方法が含まれる。この方法は、下で説明するように、スマート・アンテナ・システムを有する基地局に特に有用である。
【００４５】
この方法の一実施形態には、ユーザ端末に応答させるという明白な理由から、第１基地局１０２によって、比較的強くエンコードされた、比較的低速のページング・メッセージを送信することが含まれる。エンコーディングは、ユーザ端末での検出の可能性をより高くする方法の１つである。低速信号が送信されるのは、多くない情報が送信されるからである。ユーザ端末は、ページング・メッセージを検出し、応答する。その後、その応答は、基地局によって、後続の伝送のための通信リンクに関する情報を獲得するのに使用される。通信リンクに関するこの情報によって、通常は、基地局とユーザ端末の間での信頼性があり比較的高速の（たとえばトラフィック・データ）通信が行われる。他の基地局のユーザ端末も、同一の通常チャネルでめいめいの基地局に応答することができ、そのような応答を、第１基地局１０２が、後続のダウンリンクまたはアップリンクの送信で、干渉する同一周波数のユーザ端末へのまたはそれからの干渉を軽減するのに使用することができる。
【００４６】
複数のユーザ端末間でダウンリンク・データ伝送を共用するダウンリンク・チャネルでのページング
一実施形態では、第１基地局１０２と１つまたは複数のユーザ端末の間で通信されるトラフィック・データなどの他のデータと同一の通常チャネルを占有することができる論理制御チャネル内で、ページング・メッセージを送信することができる。
【００４７】
さらに、他の基地局とその基地局の１つまたは複数のユーザ端末との間で通信されるトラフィック・データまたはページング・データなどの他のデータと同一の通常チャネルを占有することができる論理制御チャネル内で、第１基地局１０２からページング・メッセージを送信することができる。
【００４８】
さらに、第１基地局１０２に関連する他のユーザ端末と１つまたは複数の他の基地局の他のユーザと同一の通常チャネルを占有することができる論理制御チャネル内で、第１基地局１０２からページング・メッセージを送信することができる。
【００４９】
一実施形態に、ユーザ端末ごとに、ＵＴ＿Ｓｅｑｕｅｎｃｅと称する一意のページング・シーケンスを与えることが含まれる。このシーケンスは、多数の形で生成することができる。たとえば、基地局識別番号および／またはユーザ端末識別番号をＰＮシーケンス・ジェネレータへの入力として使用することができる。結果のビットが変更され、結果のＩ／Ｑベースバンド・シーケンスがＵＴ＿Ｓｅｑｕｅｎｃｅを形成する。ＵＴ＿Ｓｅｑｕｅｎｃｅを生成する多数の他の方法が可能である。たとえば、ユーザ端末識別番号を、低速エラー訂正コードを使用してエンコードすることができ、エンコードされた番号を、基地局識別番号のすべてまたは一部を用いて開始されるＰＮシーケンス・ジェネレータの出力とのＸＯＲ演算によってスクランブルする。ＵＴ＿Ｓｅｑｕｅｎｃｅは、２つのユーザ端末が同一のページング・シーケンスを有する確率が比較的低くなるものであり、一実施形態では、ＵＴ＿Ｓｅｑｕｅｎｃｅがシステム内の各ユーザ端末に一意である。一実施形態では、ＵＴ＿Ｓｅｑｕｅｎｃｅに、所望のユーザ端末でのＵＴ＿Ｓｅｑｕｅｎｃｅの成功裡の受信の可能性を高めるために、非常に大きい度合の冗長性を与えるコーディングが含まれる。
【００５０】
各ユーザ端末は、合意された論理制御チャネルをリスンし、そのＵＴ＿Ｓｅｑｕｅｎｃｅを検出することを試みる。この論理制御チャネルは、制御チャネルとすることができ、あるいは、本発明の態様に従って、システム内の他のユーザ端末によるトラフィックにも使用される通常チャネルとすることができる。
【００５１】
ユーザ端末は、そのＵＴ＿Ｓｅｑｕｅｎｃｅを成功裡に検出するまで、ユーザ端末シーケンス検出判断基準を使用する。１つの検出方法では、相関閾値を含む検出判断基準を用いる相関を使用する。
【００５２】
第１基地局１０２は、いくつかの合意された形で、所望のユーザ端末がリスンしている１つまたは複数のチャネルを示す情報を有し、基地局は、このチャネルでＵＴ＿Ｓｅｑｕｅｎｃｅを送信する。リスンされる１つまたは複数のチャネルは、たとえば、関連する基地局へのユーザ端末の登録（ログ・イン）中の初期交換中に合意されるものとするか、事前に設定することができる。第１基地局１０２は、干渉が通信を妨げる可能性を減らすことによってＵＴ＿Ｓｅｑｕｅｎｃｅの成功裡の受信の確率を増やすために、スマート・アンテナ・システムに関するスマート・アンテナ処理戦略を決定する。
【００５３】
ページングの前に、ページングされるユーザ端末がアイドルであり、したがって送信していないことが知られているが、しかし、第１基地局１０２からデータを受け取ることができる第１基地局に関連する１つ又は複数のどれかのユーザ端末がページング・メッセージと同時にかつ同じ通常チャネルを用いてアップリンクで第１基地局１０２に送信している時間中に、第１基地局１０２が１つまたは複数の関連するユーザ端末から信号（「ページング前受信信号」）を受信していることがある。
【００５４】
第１基地局１０２は、ページング前受信信号を使用して、スマート・アンテナ・システムのダウンリンク・スマート・アンテナ処理戦略を決定して、そのような同一チャネル・ユーザ端末へのデータと、同一の通常チャネルの異なる空間チャネルでのページング・メッセージを同時に送信する。
【００５５】
関連するユーザ端末から信号を受信することのほかに、第１基地局１０２は、干渉物から信号を受信していることがある。第１基地局１０２は、それ自体の関連するユーザ端末からの信号を干渉物からの信号と区別する。一実施形態では、その区別にユーザ端末識別子が使用される。
【００５６】
ダウンリンク通常チャネルをページング・メッセージと共用できる、第１基地局に関連する他のユーザ端末が存在し得ないことにも留意されたい。
【００５７】
１つまたは複数の他の基地局も通信システムに含めることができる。一実施形態では、他の基地局は第１基地局１０２と以下のように調整される。すなわち、第１基地局１０２がページング前受信信号を受信するほかに、他の基地局に関連する１つまたは複数の他のユーザ端末から、ページングされるユーザ端末のページングの前に、信号（「他ユーザ端末受信信号」）を受信することができる。上記した他のユーザ端末にはページング・メッセージ中にページング・メッセージと同一の通常チャネル上で送信される端末を含む。第１基地局１０２は、関連するユーザ端末信号を、他の基地局に関連する他のユーザ端末からの信号と区別する。他の基地局に関連する他のユーザ端末が、第１基地局１０２からのページングと同時に、そのページングと同一の通常チャネルで、めいめいの関連する基地局からデータを受信していることがあることに留意されたい。
【００５８】
調整されている２つの基地局が、それらの基地局によって使用されるプロトコルが調整されるように、関連するユーザ端末と通信するのに各基地局がプロトコルを使用する。
【００５９】
第１基地局１０２は、ページング前受信信号および他ユーザ端末受信信号を使用して、そのスマート・アンテナ・システムのダウンリンク・スマート・アンテナ処理戦略を決定して、関連する同一チャネル・ユーザ端末へのデータおよび同一の通常チャネルの異なる空間チャネルでのページング・メッセージを同時に送信すると同時に、第１基地局１０２に関連するユーザ端末へ、および他ユーザ端末受信データがそこから受信された他のユーザ端末への干渉を軽減する。
【００６０】
一実施形態によれば、ダウンリンク・スマート・アンテナ処理戦略決定では、較正を使用することで、アップリンク重み付けパラメータから決定されるダウンリンク重み付けパラメータが使用される。アップリンク重み付けパラメータは、ページング前受信信号および他ユーザ端末受信信号に対応する、アンテナ・アレイのアンテナ要素で受信された信号から決定される。
【００６１】
一実施形態では、スマート・アンテナ処理戦略決定で、ページング前受信信号および他ユーザ端末受信信号に対応する、アンテナ・アレイのアンテナ要素で受信された信号の受信共分散行列から較正を使用して決定される送信共分散行列が使用される。具体的に言うと、この戦略には、干渉するリモート・ユーザから到着する信号の干渉共分散行列を使用する干渉軽減が含まれる。
【００６２】
Ｚ_Ｒが、ページングに使用される通常チャネル内で関連するユーザ端末から基地局で受信されるすべての信号のアンテナ要素での受信信号のｍ×ｎ行列で、各行は、ｍ個のアンテナの１つで受信された信号のｎ個の複素数値（Ｉ値およびＱ値）サンプルのベクトルであるものとする。ｚ_Ｒが、ｍ個のアンテナのそれぞれで受信された信号および雑音を表す複素乱数変数（Ｉ値およびＱ値）のｍ×１ベクトルであるとする。受信共分散行列は、Ｒ_Ｒ＝Ｅ［ｚ_Ｒｚ_Ｒ ^Ｈ］と定義され、ここで、Ｅ［．］は、期待値演算であり、添字Ｈは、複素共役転置演算すなわち、エルミート転置を表し、その結果、ｍ個のアンテナ要素について、受信共分散行列Ｒ_Ｒが、ｍ×ｍ行列になる。望ましいアップリンク信号が存在しない、すなわち、所望のユーザ端末がアイドル状態である時に発生するように、干渉だけがチャネルに存在する場合に、受信共分散行列は、Ｒ_ＲＩ＝Ｅ［ｚ_ＲＩｚ_ＲＩ ^Ｈ］と定義される受信干渉共分散行列である。ここで、ｚ_ＲＩは、送信する干渉するリモート端末からアンテナ・アレイのｍ個のアンテナ要素の１つに到着する信号の複素数値（Ｉ値およびＱ値）のランダム変数のベクトルである。
【００６３】
受信干渉共分散行列には、干渉するリモート端末の平均空間挙動に関する情報が含まれる。この行列の固有ベクトルによって、干渉によって占められる平均空間方向が決まる。受信干渉共分散行列の固有ベクトルによって、固有値方向のそれぞれで干渉によって占められる平均電力が示される。したがって、比較的大きい固有値に関連する固有ベクトル方向は、比較的多量の平均干渉電力を受信する空間方向を示し、比較的小さい固有値に関連する固有ベクトル方向は、比較的少量の平均干渉電力を受信する空間方向を示す。
【００６４】
一実施形態では、期待値演算が、信号のサンプルの平均をとることによって実行される。すなわち、Ｒ_Ｒ＝Ｚ_ＲＺ_Ｒ ^ＨかつＲ_ＲＩ＝Ｚ_ＲＩＺ_ＲＩ ^Ｈである。ここで、Ｚ_ＲＩは、望ましいアップリンク信号が存在せずに基地局で受信される信号のアンテナ要素での受信信号サンプルのｍ×ｎ行列であり、やはり、各行は、ｍ個のアンテナの１つで受信される信号のｎ個の複素数値（Ｉ値およびＱ値）サンプルのベクトルである。
【００６５】
一実施形態では、受信共分散行列を使用して、同一チャネルの望まないユーザ端末への干渉を軽減することを含む、好ましいダウンリンク処理戦略を決定する。受信共分散行列の計算中に送信している同一チャネル・ユーザ端末の組の一部が、第１基地局が送信する時に受信もしている時には、そのような戦略が、干渉軽減の達成にかなり有効である。
【００６６】
本発明の一態様によれば、ページングの前に、ページングされるユーザが送信していない（たとえばアイドル状態）ことが知られているが、ページング・メッセージと同時に同一の通常チャネルでダウンリンクで受信できる望まないユーザ端末がめいめいの基地局へアップリンクで送信している可能性がある時に、受信干渉共分散行列がサンプリングによって決定される。
【００６７】
その代わりに、ページングされるユーザ端末および他のユーザ端末（後にページングと同一の通常チャネルでページングと同時にダウンリンクで受信していることがあるユーザ端末）の両方が送信中である時に、第１基地局１０２で受信された信号に対してアップリンク空間処理を実行することで、干渉共分散行列を決定することができる。アップリンク空間処理によって、ページングされるユーザ端末からの信号が判定され、減算によって、干渉信号が判定される。
【００６８】
受信共分散号列は、潜在的な同一チャネル・リモート端末がデータを送信している可能性が高く、所望のユーザ端末がアイドルである時に、第１基地局１０２が受信する信号（たとえば、ページング前受信信号および他ユーザ端末受信信号）から決定される。この受信共分散行列は、受信干渉共分散行列と等しく、干渉する送信器からの干渉軽減を含む、受信信号に関するスマート・アンテナ処理戦略を有利に決定するのに使用することができる。
【００６９】
したがって、望まないユーザ端末への干渉軽減を含むページングに関する送信空間処理は、異なるアンテナ要素との間の電子装置チェーンの相違を考慮に入れるための較正または別の動作が実行されるならば、望まないユーザ端末がアップリンクで送信している時に決定される受信干渉共分散行列から決定することができる。具体的に言うと、ページングを送信するためのダウンリンク空間処理のダウンリンク重み付けパラメータの組は、必ずではないが、最小値であることが好ましい比較的小さい値を有する、受信干渉共分散行列の固有ベクトルからとられる。
【００７０】
下でさらに説明するように、一実施形態によれば、システム１００の基地局とそれに関連するユーザ端末との間のアクティブ・トラフィック通信は、シーケンシャル時間間隔（フレーム）の組で発生し、各フレームが、選択された数のダウンリンク通常チャネル（たとえばＴＤＭＡシステムの時間期間）に分割されることに留意されたい。ダウンリンク通常チャネルごとに、アップリンク上に、関連する肯定応答通常チャネル（たとえば、ＴＤＭＡシステムの時間期間）がある。本明細書での説明は、全般的に、ＴＤＭＡシステムで使用される本発明の一実施形態に適用されるが、本発明は、ＴＤＭＡシステムに制限されない。
【００７１】
ＴＤＭＡシステムでは、各フレームが、選択された数のダウンリンク・データ転送期間（タイムスロット）に分割され、ダウンリンク・データ転送期間ごとに、アップリンク上に関連する肯定応答転送期間（タイムスロット）がある。第１基地局１０２と所望のユーザ端末の間で通信が確立された後に、ダウンリンク・データ伝送のダウンリンク・データ転送期間に関連するアップリンクの、必ずではないが最も最近の肯定応答転送期間であることが好ましい、以前の関連する肯定応答転送期間の間に、第１基地局１０２からユーザ端末へのダウンリンク・データ送信の前に、そのユーザ端末からの肯定応答信号が送られる。アップリンクで受信される肯定応答信号は、肯定応答転送期間に関連する将来の（必ずではないが次であることが好ましい）ダウンリンク・データ転送期間に所望のユーザ端末に送信するために第１基地局１０２のスマート・アンテナ・システムの処理戦略を有利に決定するのに使用される。さらに、基地局によって使用されるシーケンシャル時間期間の組が、調整され、その結果、同一のまたは他の基地局の干渉するユーザ端末からの他の肯定応答が第１基地局１０２でも受信され、スマート・アンテナ処理戦略の決定に使用される。したがって、アップリンクの肯定応答期間中にめいめいの基地局に送信する、通信システム１００のユーザ端末の数は、関連する将来の（必ずではないが次であることが好ましい）ダウンリンク・データ転送期間中に送信されることがあるアクティブな所望のユーザ端末の組のスーパーセットである。
【００７２】
特定のダウンリンク・データ転送期間中にアイドル・ユーザ端末にページング・メッセージを送信する一実施形態では、ダウンリンク・スマート・アンテナ処理戦略は、較正と、アップリンク上の前の関連する肯定応答転送期間中に受信された信号から決定される共分散行列の最小の固有値を有する固有ベクトルとを使用して決定される。
【００７３】
そのようなページング戦略の使用には、アップリンク上の前の関連する肯定応答転送期間中に第１基地局１０２によってそれからの信号（たとえば、ページングま受信信号および他ユーザ端末受信信号）が受信されたユーザ端末への干渉軽減が含まれる。送信するユーザ端末からのそのような受信信号に対応する受信共分散行列の固有ベクトルは、最小の固有値よりかなり大きい固有値を有する。したがって、一実施形態では、ページング・メッセージが、同一チャネル・ユーザへの干渉を最小にするために、アップリンクで最も弱い干渉物であった方向に送信される。
【００７４】
代替実施形態では、供給される閾値より小さい値を有する、送信（干渉）共分散行列の固有ベクトルを使用して、ページングのために使用されるダウンリンク・スマート・アンテナ処理戦略（たとえば、ダウンリンク重み付けパラメータ）を決定することができる。そのような固有ベクトルは、実質的に、送信干渉共分散行列の零空間にある。
【００７５】
本明細書で無指向性と称する形での送信の定義に、共分散行列の比較的小さい固有ベクトルの方向にエネルギを「向ける」零空間送信が含まれる。
【００７６】
もう１つの代替実施形態では、潜在的な同一チャネル・リモート端末がデータを送信している可能性が高く、所望のユーザ端末がアイドルである時に決定される受信信号共分散行列が、全方向放射パターンに従って他の方向でページング・メッセージを送信しながら、望まれない同一チャネル・ユーザの方向に零を特に向けるための較正と共に使用される。全方向パターンは、無指向性の形での送信の特殊な場合である。セクタ化されたシステムでは、全方向が、セクタ内の実質的にすべての方向を意味する。さらに、実質的に全方向とは、送信全体が、それぞれがおそらくは異なる戦略を有する反復される送信の組に分割される時の、時間平均での実質的にすべての方向をも意味する。
【００７７】
Ｇｏｌｄｂｕｒｇによって１９９７年１２月１２日に出願され、本発明の譲受人に譲渡される米国特許出願第０８／９８８５１９号に、所望の放射パターンを達成するためにダウンリンク空間処理重み付けパラメータを決定する１つの方法の説明がある。Ｇｏｌｄｂｕｒｇの方法によれば、重みは、最適性判断基準を最適化することによって決定される。本発明の代替実施形態について、Ｇｏｌｄｂｕｒｇの方法を変更して、共分散行列から決定される、可能性が高い干渉に零を向けることを含めることができる。
【００７８】
その代わりに、到着方向（ＤＯＡ）ベースの方法を使用して、ダウンリンク・スマート・アンテナ処理戦略を決定することができる。
【００７９】
望まないユーザ端末への干渉を軽減する代替方法に、ある前の時に望まないユーザ端末から第１基地局１０２で受信された信号から望まないユーザ端末に関するサイド情報を形成することが含まれる。サイド情報は、第１基地局１０２内のデータベースに保管することができる。
【００８０】
望まないユーザ端末に関するサイド情報は、望まないユーザ端末への干渉の軽減を含む戦略を決定するのに使用することができる、ユーザに関する情報である。ユーザ端末に関するそのような保管されたサイド情報の例が、ユーザ端末のスペイシャル・シグニチャである。たとえば、Ｂａｒｒａｔｔ他の米国特許第５５９２４９０号、表題「ＳＰＥＣＴＲＡＬＬＹ ＥＦＦＩＣＩＥＮＴ ＨＩＧＨ ＣＡＰＡＣＩＴＹ ＷＩＲＥＬＥＳＳ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭＳ」およびＯｔｔｅｒｓｔｅｎ他の米国特許第５８２８６５８号、表題「ＳＰＥＣＴＲＡＬＬＹ ＥＦＦＩＣＩＥＮＴ ＨＩＧＨ ＣＡＰＡＣＩＴＹ ＷＩＲＥＬＥＳＳ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭＳ ＷＩＴＨ ＳＰＡＴＩＯ−ＴＥＭＰＯＲＡＬ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ」に、スペイシャル・シグニチャを使用して干渉を軽減するいくつかの技法の説明がある。受信スペイシャル・シグニチャは、基地局アレイが、干渉または他のユーザ端末が存在せずに、特定のユーザ端末からどのように信号を受信するかの特徴を表す。特定のユーザ端末の送信スペイシャル・シグニチャは、リモート・ユーザ端末が、干渉なしで基地局からの信号をどのように受信するかの特徴を表す。送信スペイシャル・シグニチャは、較正を使用して受信スペイシャル・シグニチャから決定することができる。
【００８１】
サイド情報は、データベースから検索され、少なくとも１つの望まないユーザ端末への干渉軽減を含めるためにスマート・アンテナ処理戦略を決定するのに使用される。
【００８２】
サイド情報は、同一の第１基地局１０２での望ましくないユーザ端末から受信される信号から形成することができる。その代わりに、通信システムに、少なくとも１つの第２基地局と、ハードワイヤおよび／またはワイヤレスとすることができる基地局間通信機構を含めることができる。１つまたは複数の他の基地局は、望まないユーザ端末からの信号を受信し、望まないユーザ端末ごとのサイド情報形成ステップが、そのような各望まないユーザ端末からの信号を受信する他の基地局で行われる。サイド情報は、基地局間通信機構を使用して、第１基地局１０２に通信される。そのような方法が使用される時に、他のそのような基地局は、望ましくないユーザが「実際に」望ましくない第１基地局１０２に通信する。
【００８３】
サイド情報の他の形態には、１つまたは複数の望ましくないユーザ端末のＤＯＡが含まれ、実際に、望ましくないユーザ端末からの受信信号が含まれる。
【００８４】
一実施形態では、ＴＤＤシステムで動作する方法が実施されるが、本発明は、ＦＤＤシステムでの動作にも適用可能である。ＦＤＤシステムでは、送信チャネルおよび受信チャネルが、一般に、時間のどの瞬間にも互いに相関しない。ＤＯＡベースの技法を使用して、ユーザ端末の到着方向からダウンリンク・スマート・アンテナ処理戦略を決定することができる。さらに、送信共分散行列および受信共分散行列は、通常は、受信共分散行列または干渉共分散行列の計算に十分な時間平均が使用される時、特に、アップリンク周波数がダウンリンク周波数に比較的近い時に、ＦＤＤシステムでは実質的に等しくなる。そのような場合には、較正を含む、アップリンク空間処理戦略から決定されるダウンリンク空間処理戦略を使用することによって、たとえばＣｌａｒｉｔｙ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ，Ｉｎｃ．、発明者Ｒａｌｅｉｇｈ他のＰＣＴ特許出願第ＷＯ９８／０９３８５号、表題「ＳＰＡＴＩＯ−ＴＥＭＰＯＲＡＬ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ ＦＯＲ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ」に記載のように、満足な結果をもたらすことができる。
【００８５】
本発明は、ＣＤＭＡシステムにも適用可能である。ＣＤＭＡシステムは、しばしば、少数のユーザ端末に、周波数チャネルの実質的にすべてのリソースを提供する。したがって、送信するユーザ端末に対応する受信共分散行列の固有ベクトルに関係する固有値は、最小の（すなわち零空間）固有値よりかなり大きい。
【００８６】
したがって、本発明の一実施形態を用いると、基地局が、無指向性の形で所望のユーザ端末にダウンリンク・メッセージを送信でき（たとえばリモート端末をページングする）、他のユーザ端末への干渉が実質的に軽減される。さらに、一実施形態では、第１基地局１０２が、同時に、他のデータを１つまたは複数の他のユーザ端末に送信する。したがって、本発明の一実施形態では、同一の通常チャネルを介する指向性トラフィック（進行中のトラフィック・データ）とブロードキャスト・トラフィック（ページなど）の組合せももたらされる。
【００８７】
反復ページング
ページング・メッセージの成功裡の受信に応答して、ユーザ端末は、第１基地局１０２に信号を送信する。ユーザ端末は、合意されたチャネルで基地局にランダム・アクセス要求信号を送信することによって応答する。第１基地局１０２は、トラフィック通信の周波数チャネルおよびダウンリンク転送時間期間の指定を含むアクセス割当メッセージをユーザ端末に送信する。アクセス割当メッセージは、ユーザ端末と基地局の間のリンクでのパス消失の測定および／または電力制御の実行を含む複数の制御機能を実行するのにも使用することができる。
【００８８】
ページング・メッセージは、必ずではないが比較的強くコード化されることが好ましい。ユーザ端末の受信アンテナで受信された信号からそのような強くコード化されたＵＴ＿Ｓｅｑｕｅｎｃｅを検出する多数の方法が使用可能である。そのような技法の１つが、相関である。
【００８９】
したがって、ランダム・アクセス要求信号は、所望のユーザ端末がそのＵＴ＿Ｓｅｑｕｅｎｃｅを成功裡に検出したことの第１基地局１０２への表示である。１バージョンでは、ランダム・アクセス要求信号の不在によって、所望のユーザ端末がページを成功裡に受信していないことのフィードバックが基地局１０２に提供される。成功または失敗のフィードバックを提供する他の方法も、本発明の他の実施形態で使用することができる。
【００９０】
したがって、一実施形態では、第１基地局１０２が、所望のユーザ端末がページを成功裡に受信したか否かを示すフィードバックを受信する。
【００９１】
本発明のもう１つの態様は、同一の反復を使用してすなわち、反復される形で将来のフレームの同一の相対時間部分で同一のダウンリンク戦略を使用して、ページ送信を複数回反復することによって、成功裡のページ受信検出の可能性をさらに高める方法である。同一でない反復は、１つまたは複数のダウンリンク戦略、あるいは将来のフレームの相対時間部分が異なることを指す。一実施形態では、同一でない反復を使用して、干渉環境が反復で容易に異なるようにし、したがって、所望のユーザ端末がページを成功裡に受信する全体的な可能性を、同一の反復での可能性を超えて増やすのに使用される。たとえば、異なるスマート・アンテナ戦略を使用するか、異なるタイミングを使用して、干渉環境が異なる可能性を増やすことができる。ダウンリンク戦略ダイバーシチが、異なるダウンリンク・スマート・アンテナ戦略を使用することによって提供され、あるいは、干渉ダイバーシチが、異なる干渉環境でページを反復することによって提供される。一実施形態では、ダウンリンク戦略ダイバーシチおよび干渉ダイバーシチが使用される。
【００９２】
一実施形態では、ページングの成功か否かのフィードバックが使用される。第１の不成功のページの後に、基地局は、一実施形態では異なる無指向性ダウンリンク戦略を使用して、将来（たとえば次）のフレームでそのページを反復する。
【００９３】
第１の実施形態では、異なる無指向性戦略によって、実質的に干渉共分散行列零空間内にあるもう１つの固有ベクトルに向けて送信して、ダウンリンク・ページングのスマート・アンテナ処理戦略を判定する。フレームのシーケンスの将来のフレームでの反復によって、干渉の異なる組の存在下でのページングを提供することができる。というのは、たとえばユーザ端末の異なる組が次のフレームでページングされることがあるので、干渉環境が早く変化していることがあるからである。零空間での異なる固有ベクトルの使用によって、異なる放射パターンへページが向けられ、ダウンリンク戦略ダイバーシチがもたらされる。
【００９４】
干渉環境は十分に早く変化しない場合がある。したがって、第２の実施形態では、反復が、シーケンシャル時間期間の組の異なるダウンリンク・データ転送期間に実行される。たとえばＴＤＭＡの場合に、これが、異なるタイムスロットと一致することがある。一般的に言うと、反復送信は、第１送信の特定のダウンリンク・トラフィック・データ転送通常チャネルと異なるダウンリンク通常チャネルで行われる。ＦＤＭＡシステムの場合には、これが異なる周波数になることがある。
【００９５】
したがって、第２の実施形態によれば、受信干渉共分散行列を、異なるダウンリンク・データ転送期間に関連する肯定応答転送期間に受信された信号から決定し、受信干渉共分散行列の、最小の固有値を有する固有ベクトルを使用して、異なる干渉環境でのページの反復を容易にするために、この異なるダウンリンク・データ転送期間中のページの送信中のスマート・アンテナ・システムのダウンリンク空間処理を決定する。
【００９６】
代替実施形態では、必ずしも干渉共分散行列から決定されないダウンリンク戦略を用いて反復ページングを実行する。もう１つの実施形態では、特定のユーザ端末へのページが、未知の位置のユーザ端末がページを受信する確率を増やすように指定されるスマート・アンテナ・システムの重み付けパラメータの組のシーケンスの異なるシーケンスを使用して反復して送信される。たとえば、本発明の譲受人に譲渡される、Ｂａｒｒａｔｔ他の１９９８年２月９日出願の米国特許出願第０９／０２０６１９号に、そのようなシーケンスを決定する技法が記載されている。メッセージをシーケンシャルに送信するためにスマート・アンテナ処理戦略で使用される重み付けパラメータのシーケンスは、一実施形態によれば、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）に基づく複素数値の重み付けパラメータの組の直交シーケンスである。ページの成功裡の受信の可能性をさらに高めるために、ページ送信の反復は、異なる干渉環境でのページングの反復を容易にするために、異なるダウンリンク・データ転送期間中に行われる。
【００９７】
ページ反復を使用するもう１つの実施形態では、ページが、それぞれ、幅広い、たとえば全方位ビームを用いて送信されるが、やはり、各異なる反復中に、反復するページが異なる干渉環境で発生することを保証するために、ページが、異なるダウンリンク・データ転送期間（たとえば、異なるタイムスロット）中に送信される。全方位パターンを用いる送信の方法は、たとえば、上で参照したＧｏｌｄｂｕｒｇの米国特許出願第０８／９８８５１９号に記載されているものである。
【００９８】
一実施形態では、各ダウンリンク・データ転送期間が、ページングのために半分ずつの２つに分割される。ページは、任意のデータリンク・データ転送期間の第１の半分または第２の半分に送信することができる。これによって、ダウンリンク・データ転送期間の所与の数の中での相対的に多いページング・メッセージが可能になる。これによって、ページの反復の間で干渉環境を変更するもう１つの方法ももたらされる。ページが、ダウンリンク・データ転送期間の半分で送信された後に、次の反復が、次のフレームのダウンリンク・データ転送期間、一実施形態では異なるダウンリンク・データ転送期間の他方の半分で送信される。したがって、干渉環境は、少なくともページング送信に関して、第１の送信と第２の送信の間で変化することがある。
【００９９】
他の実施形態に、ダウンリンク・データ転送期間の３つ以上のページング期間への分割を含めることができる。
【０１００】
図３に、ＴＤＭＡと共に使用される本発明の実施形態のフレームのシーケンスを示す。図３Ａに、３つの完全なフレームを示す。図３Ｂに、単一（Ｎ番目）のフレームを示し、図３Ｃに、ダウンリンク・データ転送期間、この例では期間Ｄ３が、ページングのために第１および第２の半分にどのように分割されるかを示す。同様に、図４に、代替の全二重配置を示す。図４Ｃは、ダウンリンク・データ転送期間、この例では期間Ｄ３が、ページングのために第１および第２の半分にどのように分割されるかを示す。
【０１０１】
本発明の一実施形態では、反復の数が、ページングする基地局への所望のユーザ端末の近接の推定値の関数である。ユーザ端末の近接は、初期登録（たとえばログ・イン）中に、または、前の成功裡のページング・シーケンス中に、推定される。必ずではないが一般に、ページングする基地局に近いと推定されるユーザ端末は、遠いと推定されるユーザ端末より少ない干渉を経験すると仮定される。一実施形態では、推定される近さが、近い、遠い、および非常に遠いの１つであり、近いユーザ端末は、１つのページすなわち反復なしを受信し、遠いユーザ端末は、２ページすなわち１つの反復を受信し、非常に遠いユーザ端末は、２つの反復を受信する。
【０１０２】
しかし、代替実施形態では、反復のさまざまな数を決定するのに、他の判断基準を使用することができる。各反復が異なる干渉環境で発生するように、スマート・アンテナ・システムを有する基地局からスマート・アンテナ・システムを使用するユーザ端末へのページ送信を反復する方法が、本発明の少なくとも１つの実施形態に従って開示された。
【０１０３】
トラフィック通信
本発明の一実施形態では、基地局とそれに関連するユーザ端末の間のトラフィック通信が無線プロトコルに従って行われる。無線プロトコルは、第１基地局１０２がそれに関連するユーザ端末と通信するシーケンシャル時間間隔（フレーム）の第１組を提供する。無線プロトコルは、ワイヤレス通信システムの他の基地局１１１の組のそれぞれのシーケンシャル時間間隔（フレーム）のさらなる組も提供する。
【０１０４】
図３に、あるＴＤＭＡ実施形態の場合の送信シーケンスを示す送信時間図の組を示す。図３Ａに、一実施形態では等しい持続時間を有する連続するフレームのシーケンスへの時間の全体的な分割を示す。３つの完全なシーケンシャル・フレームが図３Ａに示されている。システム・タイミング制御のために、ユーザ端末が必要に応じて問い合わせることのできる同期化チャネルが設けられる。代替実施形態では、各シグナリング・セグメントが、すべてのリモート・ユーザ端末を基地局のタイミング・シーケンスに同期化するために、基地局からのフレーム・マーカー信号から始める。
【０１０５】
本発明の一態様は、主に、各フレーム内の信号の配置に関し、したがって、例示的フレーム（フレームＮ）が、前のフレーム（フレームＮ−１）の終りおよび次のフレーム（フレームＮ＋１）の始めと共に、図３Ｂに詳細に示されている。
【０１０６】
本発明の１つのＴＤＭＡ実施形態によるフレームは、選択された数のダウンリンク・データ転送期間（タイムスロット）Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３などと、選択された数のアップリンク・データ転送期間（タイムスロット）Ｕ１、Ｕ２などに副分割される。アップリンク側には、それぞれが各ダウンリンク・データ転送期間に関連し、基地局に知られている関連するダウンリンク・データ転送期間に対する事前に決められた関係、一実施形態では固定された関係を有する複数の肯定応答転送期間（タイムスロット）ＡＫＤ１、ＡＫＤ２、ＡＫＤ３などもある。ダウンリンク側に、それぞれが各アップリンク・データ転送期間に関連し、基地局に知られている関連するアップロード・データ転送期間に対する事前に決められた関係、一実施形態では固定された関係を有する、複数の肯定応答転送期間（タイムスロット）ＡＫＵ１、ＡＫＵ２などもある。ＴＤＭＡ実施形態について、データ転送期間とそれに関連する肯定応答転送期間の間の固定された関係は、タイムスロットによって指定される。すなわち、データ転送期間の特定のタイムスロットによって、反対方向の関連する肯定応答転送期間のタイムスロットが決定される。さらに、一実施形態では、この関係が、システムのすべての基地局のシーケンシャル時間期間のすべてについて同一である。
【０１０７】
ＴＤＭＡ実施形態について、各データ転送期間が、通常チャネルに対応することに留意されたい。
【０１０８】
図３Ｂに示された例では、４つのダウンリンク・データ転送期間があり、したがって、４つのアップリンク肯定応答転送期間があり、２つのアップリング・データ転送期間があり、したがって、２つのダウンリンク肯定応答転送期間がある。ＳＤＭＡによって、同一タイムスロット中の空間チャネルと呼ばれる複数の通信チャネルが容易になることを想起すると、図３Ｂの例は、ダウンリンクで通信する少なくとも４つのアクティブ・ユーザ端末と、アップリンクで通信する少なくとも２つのアクティブ・ユーザ端末に対処することに対応する。
【０１０９】
この時間間隔のシーケンスの特徴の１つが、アップリンクおよびダウンリンクの異なる数のデータ転送期間に対処できることである。データ通信では、たとえば基地局がインターネットなどのコンピュータ・ネットワークに結合される時に、通常は、ダウンリンクにアップリンクより多数の通信がある。本発明の一態様は、アップリンクとダウンリンクのトラフィック・データ通信の間の非対称に対処することである。システムに、特定のチャネルに収容されるアクティブ・ユーザ端末の数と、各方向のシステムのデータ転送要件および容量とに応じて、本明細書に記載の各タイプの期間をより多数またはより少数含めることができる。より高いデータ転送速度について、どの方向でも、より多数のユーザに、本発明のさまざまな実施形態によって対処することができる。
【０１１０】
１つの代替実施形態では、各シーケンシャル時間間隔に同数のアップリンクおよびダウンリンクのデータ転送期間があり、その結果、提供されるダウンリンク・トラフィック・チャネルの組の総データ搬送容量が、提供されるアップリンク・トラフィック・チャネルの組の総データ搬送容量と同一になる。
【０１１１】
ダウンリンク・トラフィック通信
成功裡のページの後に、第１基地局１０２からのアクセス割当メッセージによって、シーケンシャル時間間隔の第１組の各シーケンシャル時間間隔内のダウンリンク転送期間（すなわちダウンリンク・トラフィック・チャネル）および関連する肯定応答転送期間（すなわち関連するアップリンク・チャネル）が割り当てられる。
【０１１２】
成功裡にページングされた（たとえば、関連する基地局からの初期ダウンリンク・ページングの結果としてアクセス割当メッセージを受信した）各ユーザ端末は、割り当てられたダウンリンク・トラフィック転送期間に対応する肯定応答転送期間にアップリンクでページング・シーケンス（たとえばアクセス割当メッセージ）に応答する。シーケンシャル時間間隔の第１およびさらなる組は、第２基地局１１１などの他の基地局のユーザ端末からの応答を含む初期ダウンリンク・ページング・シーケンス（たとえばアクセス割当メッセージ）へのアップリンクでのユーザ端末の応答が、第１基地局１０２に既知の肯定応答通常チャネル（たとえば転送期間および周波数／コード・チャネル）で行われる。具体的に言うと、１つのＴＤＭＡ実施形態では、基地局のタイミングが同期化され、すべての所望のユーザ端末の応答が、同一の周波数チャネルおよびダウンリンク・データ転送期間に発生することがある第１基地局１０２または他の基地局１１１に関連する他の同一チャネル・ユーザ端末などのすべての干渉するユーザ端末の可能な応答と時間的に整列される。
【０１１３】
ユーザ端末からその関連する基地局への肯定応答信号に、トレーニング・データおよび識別情報を含めることができる。一実施形態では、トレーニング・データに識別情報が含まれる。識別情報によって、第１基地局１０２が、それ自体に関連するユーザ端末からの信号を、他の基地局のユーザ端末からの信号と区別するのが容易になる。識別情報には基地局識別子を含めることができる。第１基地局１０２は、応答（すなわち肯定応答）を受信し、トレーニング・データおよび識別情報を使用して、ユーザ端末に関する将来（一実施形態では次）のダウンリンク・データ転送期間中にデータを転送するためのスマート・アンテナ処理戦略を決定する。
【０１１４】
ユーザ端末にダウンリンク・トラフィック・データを送信するための第１基地局１０２の望まれるスマート・アンテナ処理戦略は、同一チャネル干渉に向けられる干渉軽減を含め、その結果、送信側基地局からそのような他の同一チャネル・ユーザ端末への干渉が軽減されるように決定される。さらに、ユーザ端末から肯定応答信号を受信するための望ましいスマート・アンテナ処理戦略は、一実施形態では、同一チャネル干渉からの干渉軽減を含めるように決定される。
【０１１５】
一実施形態では、基地局からの信号のユーザ端末での成功裡の受信について基地局にフィードバックを供給するために、肯定応答に、肯定応答メッセージ（ＡＣＫ）が含まれる。基地局が、期待されるＡＣＫを受信しないか、メッセージが成功裡に受信されなかったことの情報をフィードバックされる時に、基地局は、データの送信を再スケジューリングする。
【０１１６】
第１基地局１０２は、指定されたダウンリンク・データ転送期間に、ユーザ端末にデータ（すなわちトラフィック・データ）を送信する。アクティブ・ユーザ端末は、第１基地局１０２からそれに送信されたダウンリンク・トラフィック・データを受信する。一実施形態では、ユーザ端末に送信されるダウンリンク信号が、トラフィック・データを通信するほかに、将来の通信のスマート・アンテナ処理戦略を決定するためのアップリンクでの応答を得るためのダウンリンク・ポーリング信号としても働く。したがって、ダウンリンク・トラフィック・データに応答して、指定されたダウンリンク・データ転送期間に関するアップリンクの次の肯定応答転送期間中に、ユーザ端末が基地局に肯定応答信号を送り返す。基地局は、この肯定応答を受信し、同一のダウンリンク・データ転送期間に割り当てられた１つまたは複数の同一チャネルの干渉するユーザ端末からの肯定応答も受信し、ユーザ端末から受信したこれらの信号を使用して、ユーザ端末に関する次の指定されたダウンリンク・データ転送期間中にユーザ端末に有利にデータを送信するためのスマート・アンテナ処理戦略を決定する。決定されたダウンリンク・スマート・アンテナ処理戦略には、他の基地局１１１の同一チャネル・リモート端末への干渉軽減が含まれる。さらに、第１基地局１０２は、干渉する同一チャネル・ユーザからの干渉軽減を含む形で、所望の端末および干渉する同一チャネル・リモート端末からの肯定応答信号を有利に受信するためのスマート・アンテナ・システムの処理戦略も決定する。本発明の一実施形態によるシステムが、同一の通常チャネル、たとえばＴＤＭＡシステムの同一タイムスロットの、複数の空間チャネルも提供する時に、決定されるスマート・アンテナ処理戦略に、同一の通常チャネルの他の空間チャネルでの同一の基地局１０２の同一チャネルの干渉するリモート端末の干渉軽減が含まれる。
【０１１７】
ユーザ端末から肯定応答信号を受信する所与の肯定応答転送期間に、第１基地局１０２が、ページング・シーケンス（たとえばアクセス割当メッセージ）またはダウンリンク・トラフィック・データに応答していることがあるユーザ端末から肯定応答を受信することに留意されたい。
【０１１８】
ダウンリンク・データ転送がそのように開始されたならば、ダウンリンク・トラフィック・データ転送は、指定されたダウンリンク・データ転送期間に、１フレームずつ継続される。各ダウンリンク・データ信号は、ダウンリンク・ポーリング信号としても働く。ユーザ端末は、指定されたダウンリンク・データ転送期間にそれに関連する基地局からダウンリンク・データを受信し、次の指定された肯定応答転送期間中に基地局に肯定応答信号を送り返す。肯定応答信号は、基地局で、同一または他の基地局の他の同一チャネル・ユーザ端末からの他の肯定応答信号と一緒に受信され、やはり、基地局は、肯定応答を最適に受信するため、および次の指定されたダウンリンク・データ転送期間に次のダウンリンク・データ信号を最適に送信するために、そのスマート・アンテナ・システムの処理戦略を決定する。最適にとは、第１基地局１０２がそれからの肯定応答を受信する干渉するユーザ端末との間の干渉を軽減すると同時に、１つまたは複数の望ましいユーザ端末との通信を強化するダウンリンク戦略を使用することを意味する。
【０１１９】
したがって、スマート・アンテナ処理戦略決定で、特定の肯定応答転送期間中に受信された信号が使用され、そのスマート・アンテナ処理戦略決定が、その特定の肯定応答転送期間に関連する次のダウンリンク・データ転送期間中のデータ送信に使用される場合に、この、次のダウンリンク・データ転送期間中にそれに送信されるアクティブ・ユーザ端末の組は、前の特定の肯定応答転送期間中にめいめいの基地局に送信したユーザ端末の組のサブセットである。一実施形態では、そこからの信号が前の特定の肯定応答転送期間に受信されたユーザ端末だけが、次の関連するダウンリンク・データ転送期間にダウンリンクでそれに向けて送信される。したがって、ダウンリンク・データ転送期間の特定の１つに基地局から送信されつつあるアクティブ（すなわち、アイドル状態でない）ユーザ端末は、同一の特定のダウンリンク・データ転送期間に関連するアップリンクの前の肯定応答転送期間にまず基地局にデータを送信したことが既知である。
【０１２０】
ユーザ端末からのアップリンク通信の開始
本発明のもう１つの態様によれば、第１基地局１０２に関連するユーザ端末の１つからのアップリンクでの通信が開始される。ユーザ端末が、第１基地局１０２へのデータ送信の開始を試みる時に、ユーザ端末は、まず、合意された論理制御チャネルでランダム・アクセス要求信号を送信し、このランダム・アクセス要求が、第１基地局１０２によって受信される。それに応答して、第１基地局１０２は、やはり合意された論理制御チャネルで、ランダム・アクセス要求信号が受信されたことをユーザ端末に示すためにユーザ端末に情報を送信することを含み、かつユーザ端末からのアップリンクでのデータ転送を受信するためのアップリンク・データ転送期間および周波数チャネルを指定するデータを含むアクセス割当メッセージをユーザ端末に送信する。
【０１２１】
ユーザ端末は、これに応答して、指定されたアップリンク・トラフィック転送期間中にアップリンク・トラフィック・データを送信する。基地局は、ユーザ端末からのアップリンク・データを受信する。第２基地局１１１などの他の基地局のユーザ端末も、めいめいの基地局にアップリンク・トラフィック・データを送信している可能性があり、これらの信号が、第１基地局１０２へのアップリンク・トラフィック信号に干渉することがある。さらに、第１基地局１０２がＳＤＭＡも提供する時に、通常チャネルを共用するそれに関連する他のユーザ端末も、そのように干渉することがある。本発明の一実施形態によれば、アップリンク・データは、基地局からのアクセス割当メッセージへの応答として働き、第１基地局１０２はその応答（すなわちアップリンク・トラフィック・データ）を使用してユーザ端末からの信号の受信に関するスマート・アンテナ処理戦略を決定する。この一実施形態によれば、シーケンシャル時間間隔の第１およびさらなる組が指定され、その結果、アップリンク・トラフィック信号が、アクセス割当メッセージに対する応答でまたは継続されるアップリンク・トラフィック・データとしてのいずれかで、第１基地局１０２に既知のアップリンク通常チャネル（たとえばデータ転送期間および周波数／コード・チャネル）で送信される。第１基地局１０２は、受信した信号から決定されるスマート・アンテナ処理戦略を使用してアップリンク・トラフィック信号を受信する。このスマート・アンテナ処理戦略は、アクティブな関連するユーザ端末からデータ信号を受信するための戦略である。一実施形態では、指定されアップリンク・データ転送期間内の各アップリンク・トラフィック・データ信号に、スマート・アンテナ・システムの処理戦略を決定するための情報を基地局に提供するトレーニング・データが含まれる。トレーニング・データには、識別情報を含めることができる。一実施形態では、制御コンピュータが、スマート・アンテナ処理戦略によって同一のアップリンク・データ転送期間内にアップリンク・データを有利に受信するように適応させる。制御コンピュータが、同一のアップリンク・データ転送期間に最適にデータを受信するのに十分に早くアップリンク・スマート・アンテナ処理戦略を決定するのに十分な計算能力を有しない、代替実施形態では、１つのアップリンク・データ転送期間内に受信されたデータからのアップリンク戦略決定が、スマート・アンテナ・システムによって、特定のユーザ端末に関する将来（たとえば次）のアップリンク・データ転送期間で、将来のフレームのアップリンク・データ転送期間にデータを受信するのに使用される。ＴＤＭＡ実施形態では、基地局のタイミングが同期化され、所望のユーザ端末のおよび干渉する同一チャネル・ユーザ端末の、そのようなユーザ端末のめいめいの基地局への送信のアップリンク・データ転送期間が、同一のタイムスロットで、同一の周波数チャネルで発生する。
【０１２２】
一実施形態では、基地局が、アクティブ・ユーザ端末からアップリンク・トラフィック・データを成功裡に受信した時に、アップリンク・データ転送期間に対するダウンリンクの指定された肯定応答転送期間中にユーザ端末に肯定応答信号を送信する。したがって、アップリンク・トラフィック・データ信号は、ユーザ端末からの逆方向ポーリング信号として使用され、これに対する応答は、基地局からの肯定応答信号であり、この信号は、通信が開始された後に、逆方向ポーリング肯定応答信号とみなすことができる。さらなる逆方向ポーリング肯定応答信号（すなわち、基地局からの肯定応答）に対する応答を基地局が使用して、そのスマート・アンテナ・システムの処理戦略をさらに決定することができる。
【０１２３】
一実施形態では、ダウンリンクでの肯定応答がユーザ端末で成功裡に受信される可能性を高めるために、肯定応答されるアップリンク・トラフィック・データを使用して、第１基地局１０２がそのスマート・アンテナ・システムの処理戦略を決定して、ダウンリンクでの次の指定された肯定応答期間にユーザ端末への肯定応答を有利に送信することができる。決定される戦略には、そこからのアップリンク・トラフィック・データが第１基地局１０２によって受信された他の基地局または第１基地局１０２の１つまたは複数の同一チャネル・ユーザ端末への干渉軽減が含まれる。
【０１２４】
一実施形態では、第１基地局１０２からユーザ端末に送信される肯定応答信号によって、ユーザ端末に、基地局での成功裡の受信のフィードバックとしての肯定応答メッセージ（ＡＣＫ）も提供される。この肯定応答メッセージは、否定の肯定応答メッセージ（ＮＡＣＫ）または他のそのようなフィードバックとすることもできる。ユーザ端末が、ＮＡＣＫを受信するか、期待されるＡＣＫを受信しない時、または、メッセージが受信されなかったことの情報をなんらかの形でフィードバックされる時に、ユーザ端末は、データの送信を再スケジューリングする。さらに、肯定応答信号に、ユーザ端末での成功裡の受信を助けるトレーニング・データを含めることができる。さらに、一実施形態では、１つまたは複数のユーザ端末に、スマート・アンテナ・システムを含めることができ、その場合に、アップリンク・トラフィックに対するダウンリンクの肯定応答を使用して、ユーザ端末のスマート・アンテナ・システムのスマート・アンテナ処理戦略を決定することもできる。
【０１２５】
ユーザ端末から第１基地局１０２へのアップリンク通信は、指定されたアップリンク・データ転送期間に１フレームずつ継続することができる。基地局によって受信される各アップリンク・データは、他の干渉するユーザ端末からの同一チャネル・アップリンク・トラフィック・データと共に、ユーザ端末からデータを受信するための第１基地局１０２でのスマート・アンテナ・システムの処理戦略の決定に使用することができ、基地局は、その後、さらなる逆方向ポーリング肯定応答信号として関連するユーザ端末に肯定応答信号を送信するための、アンテナ・システムに関する処理戦略を決定する。
【０１２６】
本発明の一実施形態は、スマート・アンテナ・システムを有する１つの基地局だけで使用されるが、他の実施形態によれば、通信システム１００が、それぞれにそのようなスマート・アンテナ・システムが含まれる複数の基地局を有することができる。一実施形態では、第１基地局１０２および１つまたは複数の第２基地局１１１が、シーケンシャル時間間隔の同一に構成された組を使用し、その結果、シーケンシャル時間期間の第１の組およびシーケンシャル時間間隔のさらなる組が同一の構造を有するようになる。
【０１２７】
図３Ｂに示された信号は、ＴＤＤを含むＴＤＭＡシステム用であり、したがって、アップリンク信号とダウンリンク信号が、一緒にグループ化されて、基地局のスマート・アンテナ・システムがアップリンクからダウンリンクに切り替えられる回数が減る。図３Ｂに示された信号に対する代替として、時間期間の順序を、たとえば基地局が周波数領域多重化（ＦＤＤ）を使用する時に変更することができる。この場合に、ダウンリンク周波数とアップリンク周波数は同一のユーザ端末との通信に対して異なる。そのような代替案の１つを図３Ｄに示す。図３Ｅに、図３Ｂの配置に似るが、シフトされたフレーム境界を有するもう１つの代替案を示す。図３Ｂの配置に対する多数の他の代替案が請求項に示された本発明の範囲から逸脱せずに可能である。
【０１２８】
トラフィック通信の代替実施形態
図３に示されたフレーム構造を使用する一実施形態は、フレームの組のアップリンク・データ転送期間のすべてが、必ずしも同一ユーザ端末のダウンリンク・データ転送期間と関連しない半二重実施形態である。
【０１２９】
代替の半二重実施形態の１つによれば、肯定応答するアップリンク・データ転送のフレームのシーケンスのフレーム内の肯定応答転送期間が、ユーザ端末の将来（たとえば次）の指定されたダウンリンク・データ転送期間に含まれる。したがって、ダウンリンク・データ転送期間中にダウンリンクで転送されるデータに肯定応答データが含まれ、かつ／またはトレーニング・データが含まれてもよい。さらに、すべてのアップリンク・データ転送期間に関するダウンリンク・データ転送期間がある。
【０１３０】
さらに、もう１つの代替の半二重実施形態によれば、肯定応答する（またはアクセス割当メッセージに応答する）ダウンリンク・データ転送に関するフレームの肯定応答転送期間が、ユーザ端末に関する将来（たとえば次）の指定されたアップリンク・データ転送期間に含まれる。したがって、アップリンク・データ転送期間中に転送されるデータに、トレーニング・データおよび／または識別データおよび／または肯定応答データが含まれてもよい。さらに、すべてのダウンリンク・データ転送期間に関するアップリンク・データ転送期間がある。
【０１３１】
図４は、全二重システムを使用し、したがって本明細書で全二重代替実施形態と称するもう１つの実施形態の場合の送信シーケンスを示す送信時間図である。図４Ａに、等しい持続時間の連続するフレームのシーケンスへの時間の全体的な分割が示されている。３つの完全なシーケンシャル・フレームが図４Ａに示されている。
【０１３２】
特定のチャネルに関する例示的なデータ転送セグメントを、図３Ｂに詳細に示す。本発明の全二重代替実施形態によるフレームは、複数のアップリンク・データ転送期間Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３などと、それと同数のダウンリンク・データ転送期間Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３などに副分割される。図４Ｂに示された例では、少なくとも５つのアクティブ・ユーザ端末の収容に対応する５つのダウンリンクおよびアップリンクのデータ転送期間がある。各アクティブ・ユーザ端末は、それに関連する基地局からのアクセス割当メッセージを使用して、本明細書で説明されるように、１つのアップリンクおよび１つのダウンリンクのデータ転送期間に割り当てられる。他の実施形態では、各フレーム内により多数またはより少数のダウンリンクおよびアップリンクのデータ転送期間を有することができる。たとえば、一実施形態では、各フレームに３つのアップリンクおよび３つのダウンリンクのデータ転送期間を有するフレーム構造が使用される。
【０１３３】
全二重代替実施形態によれば、肯定応答するアップリンク・データ転送の時間間隔のシーケンスのフレーム内の肯定応答転送期間が、ユーザ端末に関する将来（好ましくは次）の指定されたダウンリンク・データ転送期間に含まれる。さらに、肯定応答する（またはアクセス割当メッセージに応答する）ダウンリンク・データ転送の時間間隔のシーケンスのフレーム内の肯定応答転送期間が、ユーザ端末に関する将来（好ましくは次）の指定されたアップリンク・データ転送期間に含まれる。
【０１３４】
基地局からのデータ通信の開始は、上で本明細書に記載の１つの半二重実施形態に関して説明したように実行される。基地局が、まず、ページング・メッセージを送信する。ユーザ端末が、ランダム・アクセス要求を用いて応答する。基地局が、トラフィック通信に使用されるアップリンクおよびダウンリンクの時間期間の指定を含むアクセス割当メッセージを用いて応答する。
【０１３５】
ユーザ端末は、アクセス割当メッセージを受信する時に、それに割り当てられたアップリンク・トラフィック・チャネル中に肯定応答信号を送信する。この信号に、ユーザ端末と基地局の間の無線リンクに関する有利なスマート・アンテナ処理戦略を決定する際に関連する基地局が使用するためのトレーニング・データおよび／または識別データを含めることができる。第１基地局１０２のシーケンシャル時間期間の組は、第２基地局１１１などの他の基地局の基地局に関するシーケンシャル時間期間の組と調整され、その結果、ユーザ端末からのアクセス割当メッセージへの応答が、基地局に知られている時刻／周波数位置になり、その結果、たとえば第１基地局１０２などの基地局が、関連するユーザ端末からの信号（干渉信号を含む）だけではなく、第２基地局１１１などの他の基地局に関連する同一チャネル・ユーザ端末からの信号も受信する。ユーザ端末との通信のための有利なスマート・アンテナ処理戦略は、同一チャネル干渉物から（アップリンク上）および同一チャネル干渉物へ（ダウンリンク上）の干渉軽減を含むように決定される。
【０１３６】
さらに、基地局は、関連するユーザ端末の少なくとも１つからアップリンク・トラフィック・データを受信する時に、そのアップリンク・データを受信したアップリンク・データ転送期間に対応するダウンリンク・データ転送期間にそのようなユーザ端末に肯定応答信号を送信する。
【０１３７】
したがって、信号は、関連する基地局からのアクセス割当メッセージに応答してユーザ端末によって送信されるだけではなく、関連する基地局から受信するダウンリンク・トラフィック・データへの肯定応答としても送信される。
【０１３８】
さらに、この全二重代替実施形態によれば、アップリンク・トラフィック・データにも、トレーニング・データおよび識別データが含まれ、基地局は、そのようなデータを使用して、そのスマート・アンテナ・システムの処理戦略を決定する。
【０１３９】
したがって、ダウンリンク・データ転送期間中にダウンリンクで転送されるデータにトレーニング・データを含めることができ、ＡＣＫおよび／またはＮＡＣＫデータなどの肯定応答データまたは肯定応答の他の機構を含めることができ、アップリンク・データ転送期間中に転送されるデータに、トレーニング・データおよび／または識別データおよび／またはＡＣＫデータおよび／またはＮＡＣＫデータなどの肯定応答データまたは他の肯定応答データを含めることができる。送信するエンティティがＮＡＣＫを受信するか、期待されるＡＣＫを受信しない時、または他の形で不成功の受信があることを知った時に、そのエンティティはデータの送信を再スケジューリングする。
【０１４０】
本発明のもう１つの実施形態をこれから説明する。この代替実施形態によれば、基地局から通信を開始するために、基地局１０２および１１１のそれぞれが、めいめいの関連するユーザ端末からデータ送信を受信する前に、そのような端末にダウンリンク・ポーリング信号を送信する。このポーリングは、本発明の一実施形態によれば、特定のパケット・データ通信のスマート・アンテナ処理戦略の決定を容易にするために行われる。一実施形態では、ダウンリンク・ポーリングが、第１基地局１０２および１つまたは複数の第２基地局１１１によって、第１基地局１０２のシーケンシャル時間間隔の提供される第１組および第２基地局１１１のそれぞれのシーケンシャル時間間隔の提供されるさらなる組の中で行われ、この時間間隔のそれぞれに、順方向ポーリング期間を含む選択された数のダウンリンク転送期間と、それぞれが順方向ポーリング期間に関連する複数の関連するアップリンク転送期間と、複数のトラフィック・データ転送期間が含まれる。
【０１４１】
図５は、この代替実施形態の場合の送信シーケンスを示す送信時間図の組である。図５Ａは、等しい持続時間の連続するフレームのシーケンスへの時間の全体的な分割を示す。各フレームに、セルラ・オーバーヘッドなどのシステム・オーバーヘッド信号の送信と受信のためのシグナリング・セグメントと、データ転送セグメントが含まれる。３つの完全なシーケンシャル・フレームが図５Ａに示されている。システム・タイミング制御のために、各シグナリング・セグメントは、基地局からのフレーム・マーカー信号から開始されて、すべてのリモート・ユニットが、基地局のタイミング・シーケンスに同期化される。
【０１４２】
本発明の一態様は、主に各フレームのデータ転送セグメント内の信号の配置に関し、したがって、特定のチャネルの例示的なデータ転送セグメントが図５Ｂに詳細に示されている。
【０１４３】
本発明のこの代替実施形態によるデータ転送セグメントは、複数の順方向ポーリング期間Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３などと、複数の逆方向ポーリング期間Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３などと、複数のトラフィック・データ転送期間Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３などに副分割される。図５Ｂに示された例には、少なくとも５つのアクティブ・ユーザ端末の収容に対応する５つの順方向ポーリング期間、５つの逆方向ポーリング期間、および５つのトラフィック・データ転送期間がある。各アクティブ・ユーザ端末は、信号チャネル、順方向ポーリング期間、および逆方向ポーリング期間を割り当てられる。
【０１４４】
第１基地局１０２および他の基地局１１１は、めいめいの順方向ポーリング期間にダウンリンク・ポーリング信号を送信する。関連する基地局からポーリング信号を受信する各ユーザ端末は、順方向ポーリング期間に関連するアップリンク転送期間にポーリング信号に応答する。関連するアップリンク転送期間は、関連する基地局の一組のシーケンシャル時間間隔のトラフィック・データ転送期間の一部である。シーケンシャル時間間隔の第１およびさらなる組は、ダウンリンク・ポーリングに対するユーザ端末の応答が、関連するアップリンク転送期間に、第１基地局１０２に既知の周波数／コード・チャネルで行われるようになっている。
【０１４５】
基地局１０２は、応答を受信し、この応答を使用して、スマート・アンテナ・システムのダウンリンク処理戦略を決定し、決定されたダウンリンク処理戦略を使用して、アクティブな関連するユーザ端末にデータ信号を送信する。１つのＴＤＭＡ実施形態では、基地局のタイミングが同期化され、所望のユーザ端末１０５、１０６、１０７、１０８と、干渉するユーザ端末１０９、１１０との、そのようなユーザ端末のめいめいの基地局へのダウンリンク・ポーリングに対する応答が、同一のタイムスロットに同一の周波数チャネルで行われる。決定されたスマート・アンテナ処理戦略には、そのような干渉する同一チャネル・リモート端末への干渉軽減が含まれる。
【０１４６】
第１基地局１０２に関連するユーザ端末の１つからの通信の開始に関して、ユーザ端末が、第１基地局１０２へのデータ送信を送信することを望む時に、そのユーザ端末は逆方向ポーリング期間中に逆方向ポーリング信号を送信し、この信号が第１基地局１０２によって受信される。第１基地局１０２は、逆方向ポーリングが受信されたことをユーザ端末に示すユーザ端末への情報の送信を含み、ユーザ端末からアップリンクでデータ転送を受信するためのトラフィック・データ転送期間および周波数チャネルを指定するデータを含む、逆方向ポーリング肯定応答信号をユーザ端末に送信する。
【０１４７】
ユーザ端末は、指定されたアップリンク・トラフィック・データ転送期間中にデータ転送信号を送信する。データ転送信号には、図５Ｄに示されているように、アップリンク・トラフィック・データ転送期間のトレーニング・データ・セグメント内にトレーニング・データを含めることができる。基地局は、ユーザ端末から信号を受信する。第２基地局１１１などの他の基地局も、めいめいの基地局からの逆方向ポーリング肯定応答に応答する信号を受信する可能性があり、これらの信号は、第１基地局１０２へのデータ転送信号に干渉することがある。本発明の一実施形態によれば、シーケンシャル時間間隔の第１およびさらなる組は、データ転送信号が、逆方向ポーリング肯定応答信号に応答して、アップリンク・トラフィック・データ転送期間に、第１基地局１０２に既知の周波数／コード・チャネルで送信されるようになっている。第１基地局１０２は、逆方向ポーリング肯定応答への応答を受信し、その応答を使用して、アクティブな関連するユーザ端末からの受信に関するスマート・アンテナ・システムの処理戦略を決定する。
【０１４８】
第１基地局１０２は、アクティブな関連するユーザ端末から、決定されたスマート・アンテナ処理戦略を使用してデータ信号を受信する。１つのＴＤＭＡ実施形態では、基地局のタイミングが同期化され、所望のユーザ端末１０５、１０６、１０７、１０８と、おそらくは干渉するユーザ端末１０９、１１０との、そのようなユーザ端末のめいめいの基地局からの逆方向ポーリング肯定応答に対する応答が、同一のタイムスロットに同一の周波数チャネルで行われる。スマート・アンテナ処理戦略は、そのような干渉するユーザからの干渉軽減が含まれるように決定される。
【０１４９】
一実施形態では、通信システム１００に、それぞれがスマート・アンテナ・システムを有する第１基地局１０２および１つまたは複数の他の基地局１１１が含まれ、第１基地局１０２および他の基地局１１１は、シーケンシャル時間間隔の同一に構成された組を使用し、その結果、シーケンシャル時間期間の第１組とシーケンシャル時間間隔のさらなる組が同一の構造を有する。もう１つの実施形態では、第１基地局１０２だけがスマート・アンテナ・システムを有する。
【０１５０】
図５Ｂに示された信号の代替として、図５Ｃに示されているように、第１に逆方向ポーリング期間、第２に順方向ポーリング期間を設けることが有利である。この場合に、基地局は、ユーザ端末からの逆方向ポーリング信号の受信に肯定応答し、対応する順方向ポーリング期間中の選択された逆方向ポーリング肯定応答信号によってデータ転送セグメントを指定することができる。順方向ポーリングの場合には、上で説明したように、データ転送期間の始めのユーザ端末によるトレーニング信号の送信が、ユーザ端末が順方向ポーリング信号を受信したことの基地局に対する十分な知識を構成するので、肯定応答は不要である。
【０１５１】
代替実施形態では、基地局によって送信されるオーバーヘッド・シグナリング信号およびポーリング信号のリモート端末での成功裡の受信の可能性を増やす異なる方法を使用することができる。１代替形態では、オーバーヘッド・シグナリング信号およびポーリング信号が、要素のアレイ１０４を使用して、幅広いビームを介して送信される（たとえば、本発明の譲受人に譲渡される、Ｇｏｌｄｂｕｒｇの１９９７年１２月１２日出願の米国特許出願第０８／９８８５１９号を参照されたい）。
【０１５２】
代替実施形態では、さらに、ユーザ端末の応答で、トレーニング信号ではなくパイロット・トーンを使用することができる。他の代替実施形態を、トレーニング信号またはパイロット・トーンを含まないものとすることができ、この場合には、既知の「ブラインド」方法を使用して、第１基地局１０２のスマート・アンテナ・システムの重み付けパラメータを決定することができる。
【０１５３】
もう１つの代替実施形態では、基地局のスマート・アンテナ・システムの重み付けパラメータを得られるようにする他の既知のポーリング配置に対する修正を行うことができる。修正できるそのようなプロトコルの１つが、Ｚ．ＺｈａｎｇおよびＡ．Ｓ．Ａｍａｐｏｒａ著、「Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ａ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｐｏｌｌｉｎｇ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｆｏｒ ｂｒｏａｄｂａｎｄ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＬＡＮｓ ｉｎ ａ ｈａｒｓｈ ｆａｄｉｎｇ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ」、Ｐｒｏｃ．ＧＬＯＢＥＣＯＭ’９１，（以下では「Ｚｈａｎｇ」と呼称する）、Ａ．Ｓ．ＡｍａｐｏｒａおよびＳ．Ｖ．Ｋｒｉｓｈｎａｍｕｒｔｈｙ著、「Ｎｅｗ ａｄａｐｔｉｖｅ ＭＡＣ ｌａｙｅｒ ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｆｏｒ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＡＴＭ ｎｅｔｗｏｒｋｓ ｉｎ ｈａｒｓｈ ｆａｄｉｎｇ ａｎｄ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ」、Ｐｒｏｃ．ＩＣＵＰＣ’９７，Ｓａｎ Ｄｉｅｇｏ，ＣＡ，１９９７（以下「ＡｍａｐｏｒａおよびＫｒｉｓｈｎａｍｕｒｔｈｙ」と呼称する）、およびＳ．Ｖ．Ｋｒｉｓｈｎａｍｕｒｔｈｙ、Ａ．Ｓ．Ａｍａｐｏｒａ、およびＭ．Ｚｏｒｚｉ著、「Ｐｏｌｌｉｎｇ ｂａｓｅｄ ｍｅｄｉａ ａｃｃｅｓｓ ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｆｏｒ ｕｓｅ ｗｉｔｈ ｓｍａｒｔ ａｄａｐｔｉｖｅ ａｒｒａｙ ａｎｔｅｎｎａｓ」、Ｐｒｏｃ．ＩＣＵＰＣ’９８，ｐｐ．３３７−３４１，１９９８（以下「Ｋｒｉｓｈｎａｍｕｒｔｈｙ」と呼称する）によって提案されたものである。Ｚｈａｎｇでは、各リモート端末をシーケンシャルにポーリングすることによって、基地局のスマート・アンテナ・システムが周期的に重み付けパラメータを更新できるようにするトークンベースのプロトコルが提案される。リモート端末は、情報要求または変調されないパイロット・トーンのいずれかを用いてポーリング要求に応答し、そのいずれかの応答を重みの更新に使用することができる。本発明を組み込むためにＺｈａｎｇ法を修正するために、基地局および１つまたは複数の他の基地局によって使用されるプロトコルが調整され、その結果、第２基地局１１１などの他の基地局のリモート・ユーザ端末から受信される情報要求または変調されないパイロット信号が、第１基地局１０２に既知の時刻／周波数位置で発生し、他の基地局に関連するユーザ端末との間の干渉軽減を提供するために第１基地局１０２のスマート・アンテナ・システムの処理戦略を決定するのに使用される。ＡｍａｐｏｒａおよびＫｒｉｓｈｎａｍｕｒｔｈｙでは、Ｚｈａｎｇより高速の適応を可能にすると主張されるメディア・アクセス（ＭＡＣ）プロトコルが提案される。いずれかの方向で、各送信の直前に、リモートから基地局へのパイロット信号があり、このパイロット信号が、そのリモートにアレイを即座に適応させるのに使用される。ＡｍａｐｏｒａおよびＫｒｉｓｈｎａｍｕｒｔｈｙの修正は、より単純である。Ｋｒｉｓｈｎａｍｕｒｔｈｙの方式では、リモートが、その情報要求を、基地局とそれ自体の間の情報転送にピギーバックすることができる。したがって、前のフレームで情報を転送しなかったリモートだけが、現在のフレームでポーリングされる。したがって、フレーム・サイズは固定ではなく、少なくとも含まれるポーリングの数に従って変化する。１変形形態では、基地局が、各ポーリングでリモートが保留中の１つの要求を基地局に送信するという点で制限されたポーリングを使用し、第２の変形形態では、基地局が、各リモートを網羅的にポーリングし、ポーリングされた時に、リモートがその保留中の要求のすべてを送信する。修正されたＫｒｉｓｈｎａｍｕｒｔｈｙ方式は、特定の基地局によって使用されるプロトコルが、他の基地局によって使用されるプロトコルと調整され、その結果、リモート端末による応答が、特定の基地局が使用可能な時刻／周波数位置で発生する、本発明の代替実施形態に対応することもできる。
【０１５４】
上の議論の多くが、ＴＤＭＡシステムに関するが、本発明は、ＦＤＭＡシステムおよびＣＤＭＡシステムで実施することもできる。
【０１５５】
本発明は、ハードウェア、ソフトウェア、またはその組合せで使用することができる。たとえば、一実施形態では、本発明が、少なくとも部分的に、機械可読媒体に保管された情報によって実現され、この情報は、機械（たとえば、基地局またはユーザ端末などの通信デバイスによって使用されるデータ処理システム）によって実行される時に、その機械に本発明によって実施される方法の少なくとも一部を実行させる命令の組を表す。媒体には、記憶材料（たとえば磁気記憶ディスク、光ディスクなど）および／またはメモリ・デバイス（たとえばＲＯＭ、ＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭなど）を含めることができる。ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）などの１つまたは複数の汎用および／または専用のプロセッサを、本発明の実施形態と共に動作する基地局またはユーザ端末によって使用することができる。
【０１５６】
本発明の文脈でのユーザ端末は、さまざまなタイプの通信デバイスを表すことができ、音声通信、インターネットまたは他のデータ通信ネットワークを介するデータ通信などの、さまざまなタイプの機能性を提供するために入力デバイスおよび／または出力デバイスおよび／または処理デバイスと結合することができる。
【０１５７】
さらに、本発明を、通信、特にスマート・アンテナ・システムを有する少なくとも１つの基地局で使用されるセルラ通信システムに関して説明したが、本発明は、そのような文脈に制限されず、たとえば、スマート・アンテナ・システムを含む通信局などの通信デバイスを含むシステムで、さまざまなワイヤレス・アプリケーションおよびワイヤレス・システムに使用することができることに留意されたい。さらに、本発明は、１つのタイプのアーキテクチャまたは放送インターフェースに制限されず、したがって、ＴＤＭＡ、ＦＤＭＡ、またはＣＤＭＡと、ＴＤＤまたはＦＤＤ、あるいは他のアーキテクチャ／プロトコルの１つまたは組合せと共に使用することができる。
【０１５８】
したがって、本発明の好ましい実施形態と思われるものを説明してきたが、当業者は、本発明の趣旨から逸脱せずに他のさらなる修正を行うことができることを認めるであろう。そのような変更および修正のすべてを本発明の範囲に含まれるものとして請求することが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 少なくとも２つの基地局を含み、少なくとも１つの基地局がスマート・アンテナ・システムを有する、通信システムを示す図である。
【図２】 スマート・アンテナ・システムを使用する基地局の２つの実施形態を示す図である。図２Ａは、スマート・アンテナ・システムが適応アンテナ・アレイ・システムであり、適応がベースバンドで行われる構成を示す図であり、図２Ｂは、ビームフォーミング・ネットワークを含むスイッチド・ビーム・スマート・アンテナ・システムを伴う代替基地局を示す図である。
【図３】 本発明の半二重実施形態による信号タイミング配置を示す図である。
【図４】 本発明の全二重実施形態による信号タイミング配置を示す図である。
【図５】 本発明の代替実施形態による信号タイミング配置を示す図である。

Claims (26)

1. 第１リモート通信デバイスにダウンリンク・データを送信する前に、スマート・アンテナ・システムを有する第１通信デバイスから前記１リモート通信デバイスに第１ポーリングを送信するステップと、
   前記第１リモート通信デバイスの前記第１ポーリングを成功裡に受信した結果として、前記第１通信デバイスで前記第１リモート通信デバイスからの第１アップリンク応答信号を受信するステップと、
   少なくとも１つの他のリモート通信デバイスが第２通信デバイスから第２ポーリングを成功裡に受信した結果として、前記第１通信デバイスで１つまたは複数の他のリモート通信デバイスから１つまたは複数の他のアップリンク応答信号を受信するステップと、
   前記第１通信デバイスから前記第１リモート通信デバイスへの送信のためにダウンリンク・スマート・アンテナ処理戦略を決定するステップと、
   前記決定されたダウンリンク戦略を使用して、前記第１通信デバイスから前記第１リモート通信デバイスに前記ダウンリンク・データを送信するステップと、
   から構成され、
   前記ダウンリンク戦略は、前記第１リモート通信デバイスからの第１アップリンク応答信号と前記１つまたは複数の他のリモート通信デバイスからの前記１つまたは複数の他のアップリンク応答信号間における混信を軽減する工程を有し、
   前記第１通信デバイスは、第１プロトコルを使用して前記第１リモート通信デバイスと通信することができ、
   前記第２通信デバイスは、前記第１プロトコルと調整される第２プロトコルを使用して１つまたは複数の他のリモート通信デバイスと通信することができ、
   前記第１通信デバイスに、前記第１リモート通信デバイスからの第１アップリンク応答信号と前記１つまたは複数の他のリモート通信デバイスからの前記１つまたは複数の他のアップリンク応答信号を受信させることが可能であり、前記ダウンリンク・スマート・アンテナ処理戦略の決定に当該アップリンク応答信号が用いられることを特徴とする方法。
2. 前記第１ポーリングの送信ステップは、第１ダウンリンク・チャネル上で行われ、前記第１アップリンク応答信号の受信ステップは、前記第１ダウンリンク・チャネルに関連した、事前に決めた関係を有する第１アップリンク・チャネル上で行われ、１つまたは複数の第２ポーリングの送信ステップは、１つまたは複数の第２ダウンリンク・チャネル上で行われ、１つまたは複数のアップリンク応答信号の受信ステップは、それぞれの第２ダウンリンク・チャネルに関連した、事前に決めた関係を有する１つまたは複数の第２関連アップリンク・チャネル上で行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記第１および前記第２のダウンリンク・チャネルおよび前記第１および前記第２のアップリンク・チャネルは、通常のＴＤＭＡチャネルであることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記第１アップリンク・チャネルと前記第２アップリンク・チャネルとが同期化され、前記第１ダウンリンク・チャネルと前記第２ダウンリンク・チャネルとが同期化されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 前記第１および前記第２のダウンリンク・チャネルおよび前記第１および前記第２のアップリンク・チャネルは通常のＦＤＭＡチャネルであることを特徴とする請求項２に記載の方法。
6. 前記第１および前記第２のダウンリンク・チャネルおよび前記第１および前記第２のアップリンク・チャネルは通常のＣＤＭＡチャネルであることを特徴とする請求項２に記載の方法。
7. 前記第１通信デバイスはセルラ基地局を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 前記第１通信デバイスは第２の複数のアンテナ要素を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
9. 前記第１通信デバイスは、前記第２の複数のアンテナ要素を含む第２スマート・アンテナ・システムを有することを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 前記第１通信デバイスは外部データ・ネットワークおよび／または外部音声ネットワークに結合されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
11. 前記第１リモート通信デバイスは、リモート・ユーザ端末を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
12. 前記リモート・ユーザ端末はモバイル端末であることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. 前記ダウンリンク・データは、音声を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
14. 前記ダウンリンク・データは、インターネットを介して交換される情報を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
15. 前記スマート・アンテナ・システムは、複数のアンテナ要素と、アンテナ要素で受信される信号から決定される受信重み付けパラメータの組に従ってアンテナ要素で受信される信号のアップリンク空間処理の機構と、送信重み付けパラメータの組に従って送信される信号のダウンリンク空間処理の機構とから構成され、前記ダウンリンク戦略を決定するステップは、第１および他のアップリンク応答信号を受信するステップ中に受信された第１および他のアップリンク応答信号を使用してアップリンク重み付けパラメータの組を決定するステップと、アップリンク重み付けパラメータの組からダウンリンク重み付けパラメータの組を決定するステップを有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
16. 前記第１リモート通信デバイスおよび前記１つまたは複数の他のリモート通信デバイスとの通信はフレームごとに行われ、前記ダウンリンク戦略を決定するステップは最も最近のフレームで受信された前記第１および他のアップリンク応答信号を使用して戦略を決定することを特徴とする請求項１に記載の方法。
17. 前記第１アップリンク応答信号は、前記第１リモート通信デバイスによって受信された前記第１通信デバイスからの各フレームに応答して前記第１リモート通信デバイスによって送信される肯定応答データを有することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
18. 前記ダウンリンク戦略を決定するステップは、ブラインド法および最も最近に受信された第１および他のアップリンク応答信号を使用して送信重み付けパラメータを決定することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
19. 前記第１および他のアップリンク応答信号は、トレーニング・データを含み、前記ダウンリンク戦略を決定するステップは最も最近に受信された前記第１および他のアップリンク応答信号内のトレーニング・データを使用して送信重み付けパラメータを決定することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
20. 第１通信デバイスであって、
    スマート・アンテナ処理戦略を使用して少なくとも１つのリモート通信デバイスと通信する、複数のアンテナ要素を含むスマート・アンテナ・システムと、
    前記複数のアンテナ要素に結合され、第１リモート通信デバイスにダウンリンク・データを送信するときに、その第１リモート通信デバイスにダウンリンク・データを送信するのに先立って、リモート通信デバイスに第１ポーリングを送信するダウンリンク送信ユニットと、
    前記複数のアンテナ要素に結合され、前記第１ポーリングに応答して前記第１リモート通信デバイスからのアップリンク応答信号を受信するアップリンク受信ユニットと、
    前記ダウンリンク送信ユニットに結合されるとともに、さらに、アップリンク受信ユニットにも結合されるプロセッサと、
    から構成され、
    前記アップリンク受信ユニットは、少なくとも１つの他のリモート通信デバイスが第２通信デバイスから送信された第２ポーリングを成功裡に受信した結果として、１つまたは複数の他のリモート通信デバイスから送信された１つまたは複数の他のアップリンク応答信号を受信し、
    前記プロセッサは、前記第１リモート通信デバイスへの送信のためのダウンリンク・スマート・アンテナ処理戦略を決定し、前記戦略は、前記第１リモート通信デバイスからのアップリンク応答信号と前記１つまたは複数の他のリモート通信デバイスからの前記１つまたは複数の他のアップリンク応答信号間における混信の軽減する工程を有し、
    前記アップリンク受信ユニットは、前記第１リモート通信デバイスからの第１アップリンク応答信号と前記１つまたは複数の他のリモート通信デバイスからの前記１つまたは複数の他のアップリンク応答信号を受信し、前記ダウンリンク・スマート・アンテナ処理戦略の決定に前記アップリンク応答信号が用いられるように構成されることを特徴とする第１通信デバイス。
21. 前記ダウンリンク送信ユニットは、前記第１ポーリングが送信される第１ダウンリンク・チャネルを提供し、前記第２通信デバイスは１つまたは複数の第２ポーリングが送信される１つまたは複数の第２ダウンリンク・チャネルを提供し、前記アップリンク受信ユニットは、前記第１アップリンク応答信号が受信される第１アップリンク・チャネルと１つまたは複数の第２アップリンク応答信号が受信される１つまたは複数の第２アップリンク・チャネルとを提供することを特徴とする請求項２０に記載の第１通信デバイス。
22. 前記第１、第２のダウンリンク・チャネルおよび前記第１、第２のアップリンク・チャネルは通常のＴＤＭＡチャネルであることを特徴とする請求項２１に記載の第１通信デバイス。
23. 前記第１アップリンク・チャネルと前記第２アップリンク・チャネルとが同期化され、前記第１ダウンリンク・チャネルと前記第２ダウンリンク・チャネルとが同期化されることを特徴とする請求項２２に記載の第１通信デバイス。
24. 前記第１、第２のダウンリンク・チャネルおよび前記第１、第２のアップリンク・チャネルは通常のＦＤＭＡチャネルであることを特徴とする請求項２１に記載の第１通信デバイス。
25. 前記第１、第２のダウンリンク・チャネルおよび前記第１、第２のアップリンク・チャネルは通常のＣＤＭＡチャネルであることを特徴とする請求項２１に記載の第１通信デバイス。
26. 前記第１通信デバイスは外部データ・ネットワークおよび／または外部音声ネットワークに結合されることを特徴とする請求項２１に記載の第１通信デバイス。

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