JP5784684B2 - 無線通信システムにおけるビーム形成の方法および装置 - Google Patents
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Description
好ましい実施形態においては、他の加入者局へサービスする基地局の送信およびセル領域が、しばしば受信する加入者局が経験する干渉の大部分を引起こすような送信は、CDMA信号である。好ましい実施形態においては、各加入者局はC/Iすなわち、搬送波対干渉比の周期的推定を行う。結果としてのC/I測定情報はそれから、各加入者局からサービス基地局へ送信される。基地局は一定のパワーレベルで送信するが、その加入者局から受信したC/I情報に従って、各加入者局へ送信するために使用されるデータレートを変える。
特定の加入者局に信号ビームを向けるためのビーム形成手法を使用するために、各加入者について最適のビームは、送信する基地局によって知られていなければならない。地上無線網においては、網または各追加されまたは移動させられた加入者局における数種類の基地局のビーム形成の較正を行うことなく、加入者局を追加しまたは移動させることができることは望ましい。たとえ較正が各追加されまたは移動させられた加入者局について許容されなくても、地上無線環境における伝播環境は、追加または移動と無関係に時間に亘って変化することができる。時間に亘って各加入者局へ信号を送信するために使用されるビームの適応性ある最適化ができる必要がある。
図3は、本発明の好ましい実施形態に従った多種多様のアンテナを通して、セルにおける1つまたはより多い加入者局へ信号を送信するために使用されるCDMA基地局の例示的実施形態のブロック図である。送信されるデータは、複合疑似雑音(PN)拡散器302への入力として供給される同位相(I)と直交位相(Q)標本のストリームの形式で発生する。複合PN拡散器302は、短PN符号発生器304によって発生した短PN符号を用いてIとQ標本を混合する。結果としてのPN拡散標本ストリームは、アップコンバートされ加入者局へ送信されるための基底帯域複合標本ストリームを発生させるために基底帯域有限インパルス応答(FIR)濾波器306によって濾波される。前述の米国特許出願番号第08/856,428号に記載されたような複合PN拡散手法に従って、基底帯域FIR306へ供給される信号は、次の方程式に従う。
よって増幅され送信されるために役たつ。
せるために使用されてもよい。他の実施形態においては、発振器310と318は位相制御されないが、移相器(phase shifter)が合算器316と増幅器320の間に配置される。
図4は、本発明の好ましい実施形態に従って構成されたCDMA加入者局の一部の図である。示されている装置は、いくつかの可能な信号伝播通路、すなわち“フィンガ(finger)”の各々の搬送波対干渉比(C/I)を推定するために使用される。
図5は、本発明の実施形態に従って、加入者局への送信において、基地局によって使用される送信ビームを最適化するための処理を描いているフローチャートである。例示的実施形態においては、開始ブロック501と継続ブロック520の間のステップによって包含される最適化処理は、基地局のサービス領域における各加入者局のために完成される。
Claims (18)
- (a)少なくとも2つのアンテナ送信サブシステムであって、各アンテナ送信サブシステムは、
(1)複数の位相制御信号の1つに基づいて位相制御アップコンバートされた信号を発生させる手段、
(2)前記発生させる手段へ作動可能に結合され、前記位相制御アップコンバートされた信号を増幅して、増幅された信号を生成する増幅器、および、
(3)前記増幅器へ作動可能に結合され、大気を通して前記増幅された信号を送出する送信アンテナをさらに含む、少なくとも2つのアンテナ送信サブシステムと、
(b)時分割多重化された信号に基づく前記複数の位相制御信号の各々を発生させ、前記少なくとも2つのアンテナ送信サブシステムの各々に前記位相制御信号を供給するビーム形成制御プロセッサと、
(c)ビーム形成制御プロセッサに作動可能に結合され、スロットタイミング信号を発生させ、前記スロットタイミング信号を前記ビーム形成プロセッサに供給するスロットタイミング発生器とを含み、前記ビーム形成制御プロセッサは、前記スロットタイミング信号に基づいて前記位相制御信号を変化させ、データは、前記複数の位相制御信号で前記データの送信のために定義されるビームで予め送信された複数のデータレート制御(DRC)参照バースト信号に基づいて推定される搬送波対干渉比(C/I)に従って送信される、
を含む無線信号を送信するための装置。 - 前記ビーム形成制御プロセッサが、さらに、複数の加入者局に対応するビーム形成パラメータのデータベースを記憶し、および、前記ビーム形成制御プロセッサが、前記増幅された信号のために、目的地の加入者局に基づいて前記位相制御信号を発生させる請求項1記載の装置。
- 前記ビーム形成制御プロセッサが、さらに、前記目的地の加入者局に基づいて前記アンテナ送信サブシステムの各々で前記発生させる手段に振幅制御信号を供給し、および、前記発生させる手段が、前記振幅制御信号に基づいて、前記位相制御アップコンバートされた信号を調整する請求項2記載の装置。
- 前記ビーム形成制御プロセッサが、前記アンテナ送信サブシステムの各々の前記増幅器に作動可能に結合され、前記データベースの内容に基づいて前記増幅器に振幅制御信号を供給し、および、前記増幅器が、前記振幅制御信号に基づいて、前記増幅された信号の振幅を調整する請求項2記載の装置。
- 前記スロットタイミング信号は、連続タイムスロットの各々がデータレート制御(data rate control, DRC)参照バーストのサブスロットとデータ パイロット バーストのサブスロットとを含む複数の連続タイムスロットを示し、および、前記ビーム形成制御プロセッサが、前記DRC参照バーストのサブスロットおよび前記データ パイロット バーストのサブスロットに基づいて、前記位相制御信号を変化させる請求項1記載の装置。
- 位相制御アップコンバートされた信号を発生させる前記手段が、
前記ビーム形成制御プロセッサに作動可能に結合され、前記位相制御信号を受信し、前記位相制御信号に基づいて、位相制御されたディジタル混合信号を生成する位相制御ディジタル発振器と、
前記位相制御ディジタル発振器と作動可能に結合され、ディジタルデータ信号を前記位相制御されたディジタル混合信号と混合し、前記位相制御アップコンバートされた信号を生成するディジタル混合器とをさらに含む請求項1記載の装置。 - 前記位相制御ディジタル発振器が、位相制御直接ディジタルシンセサイザ(direct digital synthesizer, DDS)である請求項6記載の装置。
- 位相制御アップコンバートされた信号を発生させる前記手段が、
前記ビーム形成制御プロセッサに作動可能に結合され、前記位相制御信号を受信し、前記位相制御信号に基づく位相オフセットを持つ第1の位相制御されたディジタル混合信号を生成する第1の位相制御ディジタル発振器と、
前記ビーム形成制御プロセッサに作動可能に結合され、前記位相制御信号を受信し、前記位相制御信号に基づく位相オフセットを持つ第2の位相制御されたディジタル混合信号を生成する第2の位相制御ディジタル発振器であって、前記第2の位相制御されたディジタル混合信号が、前記第1の位相制御されたディジタル混合信号と位相が90度ずれている第2の位相制御ディジタル発振器と、
前記第1の位相制御ディジタル発振器と作動可能に結合され、第1のディジタルデータ信号を前記第1の位相制御されたディジタル混合信号と混合して、第1のアップコンバートされたディジタル信号を生成する第1のディジタル混合器と、
前記第2の位相制御ディジタル発振器と作動可能に結合され、第2のディジタルデータ信号を前記第2の位相制御されたディジタル混合信号と混合して、第2のアップコンバートされたディジタル信号を生成する第2のディジタル混合器と、
前記第1および前記第2のディジタル混合器に作動可能に結合され、前記第1のアップコンバートされたディジタル信号と第2のアップコンバートされたディジタル信号とを加えて、前記位相制御アップコンバートされた信号を生成するディジタル合算器とをさらに含む請求項1記載の装置。 - 前記第1の位相制御ディジタル発振器および前記第2の位相制御ディジタル発振器が、位相制御直接ディジタルシンセサイザ(DDS)である請求項8記載の装置。
- 前記第1のディジタル混合器および前記第2のディジタル混合器に作動可能に結合された疑似雑音(pseudonoise, PN)拡散器であって、
同位相ディジタル基底帯域信号と同位相PN信号とを受信し、前記同位相ディジタル基底帯域信号を前記同位相PN信号によって乗算し、前記第1のディジタルデータ信号を生成し、
直交位相基底帯域ディジタル信号と直交位相PN信号とを受信し、前記直交位相ディジタル基底帯域信号を前記直交位相PN信号によって乗算し、前記第2のディジタルデータ信号を生成するPN拡散器をさらに含む請求項8記載の装置。 - 前記第1のディジタル混合器および前記第2のディジタル混合器に作動可能に結合され、データストリームの同位相および直交位相成分を受信し、同位相および直交位相の短PN拡散符号に基づいて、前記データストリームの前記同位相および直交位相成分の複合PN拡散を行い、前記第1のディジタルデータ信号と前記第2のディジタルデータ信号とを生成する複合疑似雑音(PN)拡散器をさらに含む請求項8記載の装置。
- 前記複合PN拡散器と前記第1のディジタル混合器との間に配置され、前記第1のディジタルデータ信号の波形を整形する第1の基底帯域有限インパルス応答(finite impulse response, FIR)濾波器と、
前記複合PN拡散器と前記第2のディジタル混合器との間に配置され、前記第2のディジタルデータ信号の波形を整形する第2の基底帯域FIR濾波器とをさらに含む請求項11記載の装置。 - PN符号の同位相および直交位相標本を発生させる疑似雑音(PN)発生器と、
前記PN発生器に作動可能に結合され、前記ディジタル標本を受信し、前記同位相および直交位相標本に基づいて、前記ディジタル標本のPN逆拡散を行って、同位相のPN逆拡散された標本と直交位相のPN逆拡散された標本とを生成するPN逆拡散器とをさらに含む請求項1記載の装置。 - 前記PN逆拡散器に作動可能に結合され、参照バーストのサブスロット中に受信された前記同位相のPN逆拡散された標本を累積して、累積された同位相参照エネルギーの合計を生成する第1の累積器と、
前記PN逆拡散器に作動可能に結合され、前記参照バーストのサブスロット中に受信された前記直交位相のPN逆拡散された標本を累積し、累積された直交位相参照エネルギーの合計を生成する第2の累積器と、
前記第1および第2の累積器に作動可能に結合され、前記同位相参照エネルギーの合計を平方し、平方された同位相参照エネルギーの合計を生成し、前記直交位相参照エネルギーの合計を平方し、平方された直交位相参照エネルギーの合計を生成し、前記平方された同位相参照エネルギーの合計と、前記平方された直交位相参照エネルギーの合計とを加えて、チップ当たりの前記参照信号エネルギーを生成する絶対値モジュールと、
をさらに含む請求項13記載の装置。 - 前記参照バーストのサブスロットが標本の事前決定された数を含む請求項14記載の装置。
- 前記PN逆拡散器に作動可能に結合され、前記同位相のPN逆拡散された標本の1つと前記直交位相のPN逆拡散された標本の1つとから成る逆拡散された標本の各対の平方和を計算し、平方和標本のストリームを生成する絶対値モジュールと、
前記絶対値モジュールに作動可能に結合され、前記参照バーストのサブスロット中に受信された前記平方和標本を累積し、チップ当たりの前記平均受信エネルギーを生成する累積器と、
をさらに含む請求項13記載の装置。 - 前記累積器が、さらに、前記参照バーストのサブスロット中に受信された前記累積された平方和標本を、前記参照バーストのサブスロット内の標本の事前決定された数によって除算する請求項16記載の装置。
- 標本の前記事前決定された数が、96である請求項17記載の装置。
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