(57)【要約】  移動端末の移動のため、コヒーレント又は非コヒーレント送信モードは、推定のドップラー周波数シフトに基づいて送信に自動的に選択される。速度に対する低い搬送周波数時間でパイロット信号オーバーヘッドがドップラー周波数シフトを一意に特徴付けるほど過度ではない場合、コヒーレントモードが選択される。速度に対する高い搬送周波数時間でパイロット信号オーバーヘッドがドップラー周波数シフトを一意に特徴付けるほど過度になる場合、非コヒーレントモードが選択される。コヒーレント及び非コヒーレントモードは、それぞれの速度に対する搬送周波数時間の領域でそれぞれの利点を有する。
2009516443.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システムで移動端末のコヒーレント又は非コヒーレント送信モードを選択する方法であって、
基地局に対する前記移動端末の移動から生じるドップラー周波数シフトを推定し、
前記推定されたドップラー周波数シフトとドップラー周波数シフトの閾値とを比較し、
前記推定されたドップラー周波数シフトが前記閾値を超過する場合、前記移動端末に非コヒーレント送信モードを選択し、
そうでない場合、前記移動端末にコヒーレント送信モードを選択することを有する方法。
【請求項２】
前記コヒーレント送信モードが選択されるか前記非コヒーレント送信モードが選択されるかの指示を送信することを更に有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
送信された指示は、単一の変調シンボルである、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
送信された指示は、変調シンボルのシーケンスである、請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
前記ドップラー周波数シフトは、前記移動端末の位置決定システム受信機により決定される前記移動端末の地理的座標での時間における変化と、基地局の一式の既知の地理的座標とを比較することにより推定される、請求項１ないし４のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
無線通信システムで基地局受信機のコヒーレント又は非コヒーレント検出モードを選択する方法であって、
受信信号がコヒーレントモードで符号化されているか非コヒーレントモードで符号化されているかの指示を受信し、
前記受信した指示に応じて、対応するコヒーレント又は非コヒーレントモードで前記受信無線信号を検出することを有する方法。
【請求項７】
前記受信した指示は、単一の変調シンボルである、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記受信した指示は、変調シンボルのシーケンスである、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
無線通信システムで基地局受信機のコヒーレント又は非コヒーレント検出モードを選択する方法であって、
コヒーレントモードで無線信号を検出し、
前記コヒーレントモードで検出された前記無線信号の信号品質メトリックを推定し、
非コヒーレントモードで前記無線信号を検出し、
前記非コヒーレントモードで検出された前記無線信号の信号品質メトリックを推定し、
どちらが高い推定信号品質メトリックを有するかに基づいて、次の処理に前記コヒーレントモードで検出された無線信号又は前記非コヒーレントモードで選択された無線信号を選択することを有する方法。
【請求項１０】
無線通信システムで移動端末のコヒーレント又は非コヒーレント送信モードを選択する方法を実行するコンピュータ実行可能命令を有するコンピュータ可読媒体であって、
移動端末の移動から生じるドップラー周波数シフトを推定し、
前記推定されたドップラー周波数シフトとドップラー周波数シフトの閾値とを比較し、
前記推定されたドップラー周波数シフトが前記閾値を超過する場合、非コヒーレント送信モードを選択し、
そうでない場合、コヒーレント送信モードを選択することを有するコンピュータ可読媒体。
【請求項１１】
前記ドップラー周波数シフトは、前記移動端末の位置決定システム受信機により決定される前記移動端末の地理的座標での時間における変化と、基地局の一式の既知の地理的座標とを比較することにより推定される、請求項１０に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項１２】
コヒーレント送信モードが選択されるか非コヒーレント送信モードが選択されるかの指示を送信するコンピュータ実行可能命令を更に有する、請求項１０又は１１に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項１３】
送信された指示は、単一の変調シンボルである、請求項１２に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項１４】
送信された指示は、変調シンボルのシーケンスである、請求項１２に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項１５】
無線通信システムで基地局受信機のコヒーレント又は非コヒーレント検出モードを選択する方法を実行するコンピュータ実行可能命令を有するコンピュータ可読媒体であって、
コヒーレント送信モードが選択されているか非コヒーレント送信モードが選択されているかの指示を受信し、
前記受信した指示に応じて、対応するコヒーレント又は非コヒーレントモードで無線信号を検出することを有するコンピュータ可読媒体。
【請求項１６】
前記受信した指示は、単一の変調シンボルである、請求項１５に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項１７】
前記受信した指示は、変調シンボルのシーケンスである、請求項１５に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項１８】
無線通信システムで基地局のコヒーレント又は非コヒーレント検出モードを選択する方法を実行するコンピュータ実行可能命令を有するコンピュータ可読媒体であって、
コヒーレントモードで信号を検出し、
前記コヒーレントモードで検出された前記信号の信号品質メトリックを推定し、
非コヒーレントモードで前記信号を検出し、
前記非コヒーレントモードで検出された前記信号の信号品質メトリックを推定し、
どちらが高い推定信号品質メトリックを有するかに基づいて、次の処理に前記コヒーレントモードで検出された信号又は前記非コヒーレントモードで選択された信号を選択することを有するコンピュータ可読媒体。
【請求項１９】
コヒーレント又は非コヒーレント送信モードを選択可能な無線通信システムの移動端末であって、
基地局に対する前記移動端末の移動から生じるドップラー周波数シフトを推定するように動作可能なドップラー周波数シフト推定器と、
前記推定されたドップラー周波数シフトがドップラー周波数シフトの閾値を超過する場合、前記移動端末に非コヒーレント送信モードを選択し、そうでない場合、前記移動端末にコヒーレント送信モードを選択するように動作可能なセレクタと
を有する移動端末。
【請求項２０】
前記ドップラー周波数シフト推定器は、前記移動端末の位置決定システム受信機により決定される前記移動端末の地理的座標での時間における変化と、基地局の一式の既知の地理的座標とを比較し、前記移動局と前記基地局との相対移動を決定するように動作可能である、請求項１９に記載の移動端末。
【請求項２１】
コヒーレントモードが有効になっているか非コヒーレントモードが有効になっているかを示すために、少なくとも１つの変調シンボルを符号化するように動作可能なエンコーダを更に有する、請求項１９又は２０に記載の移動端末。
【請求項２２】
無線通信システムの基地局受信機であって、
無線信号を受信するように動作可能な受信機と、
前記受信した無線信号が非コヒーレント符号化を有するかコヒーレント符号化を有するかを決定するように動作可能な受信信号送信モード検出器と、
非コヒーレント検出器と、
コヒーレント検出器と、
前記受信信号送信モード検出器に応じて、前記非コヒーレント検出器又は前記コヒーレント検出器に受信信号を送信するように動作可能なスイッチと
を有する基地局受信機。
【請求項２３】
無線通信システムの基地局受信機であって、
無線信号を受信するように動作可能な受信機と、
前記受信機に動作可能に接続された非コヒーレントモードで前記信号を検出するように動作可能な非コヒーレント検出器と、
前記受信機に動作可能に接続されたコヒーレントモードで前記信号を検出するように動作可能なコヒーレント検出器と、
前記非コヒーレント検出器に動作可能に接続された前記非コヒーレントモードで検出された前記無線信号の信号品質メトリックを推定するように動作可能な信号品質推定器と、
前記コヒーレント検出器に動作可能に接続された前記コヒーレントモードで検出された前記無線信号の信号品質メトリックを推定するように動作可能な信号品質推定器と、
どちらが高い推定信号品質メトリックを有するかに基づいて、前記非コヒーレントモードで検出された前記無線信号又は前記コヒーレントモードで選択された前記無線信号を選択するように動作可能なスイッチと
を有する基地局受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に移動中の移動通信ユニットのドップラーシフト推定に応じて、無線通信システムでコヒーレント（coherent）送信と非コヒーレント（noncoherent）送信との間を切り替える方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高速の電車への無線ブロードバンドサービスの適用は、新しい市場である。標準的な移動セルラ技術（UMTS等）を使用すると、許容できる無線通信性能は、ドップラーシフトから生じる制限のため、典型的には乗物の用途に関連する移動端末速度に制限される。元々は、従来のセルラ技術は、車型の乗物の速度を想定しており、車より実質的に速い速度で（典型的には400km/hまで）移動する高速の電車を想定していない。
【０００３】
移動端末の移動のため、基地局から送信された搬送信号周波数からの最大ドップラー周波数偏移は、次により与えられる。
【０００４】
【数１】
2009516443.tif 000003
ただし、fcは搬送信号周波数であり、cは光の速度であり、vは送信機と受信機との間の相対速度である。式(1)は、ドップラーシフトが移動端末の速度と搬送周波数との双方に比例することを示しており、従って、ドップラー効果から生じる性能の制限はまた、搬送周波数がシステム構想中に想定されたものより高い場合に、低い端末の速度でも当てはまり得る。基地局に対する移動局の移動に応じて、最大ドップラー周波数偏移は±fmになる。ただし、+fmは移動端末が基地局に向かって移動していることを示し、-fmは移動端末が基地局から離れて移動していることを示す。
【０００５】
図１は、2GHzの搬送周波数について、移動端末の速度に対するドップラー周波数シフトのプロットである。全ての値が正であり、移動端末が基地局に向かって移動していることを示す。移動端末が基地局から離れて移動している場合、値は負になる。典型的には、高速の電車は、200km/hと400km/hとの間で移動し、それぞれ370Hzと740Hzとの最大ドップラー周波数偏移に一致する。これらの周波数シフトが信号処理で補われない場合、無線通信性能が劣化し得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
雑音のない条件で動作しているときに、デジタル変調方式（Mの位相シフトキーイング（MPSK:：M-ary  Phase  Shift  Keying）（M∈(2,4,8)）等）の最大の許容できる位相オフセットは、±π/Mである。図２は、2のPSK変調でのドップラー周波数シフトの影響を示している。この図は、2のPSK変調方式の信号空間に対応する。信号空間は複雑である。縦軸201は虚数成分に対応し、横軸202は実数成分に対応する。π/2の一定の変調位相状態に対応する連続ビットストリームが送信され、第１の変調シンボル203がπ/2の正確な位相位置で受信機に到達する場合、チャネルの周波数オフセットは、次の変調シンボルが最後の変調シンボル204まで累積する位相オフセットを受けることを生じる。これが図２に示されており、図２は、最初から最後までの変調シンボルの位相の軌道205を示している。
【０００７】
図２から、複素変調シンボルの虚数部分が負である場合に、変調シンボルは誤りであるとみなされる。実数軸までの最後の変調シンボルD2（207）の距離が、実数軸までの最初の変調シンボルD1（206）の距離より実質的に小さいことがわかる。すなわち、D1>D2である。変調シンボルが雑音又は干渉により損なわれる場合、最後の変調シンボルが誤りになる確率は、最初の変調シンボルのものより高くなる。
【０００８】
前述のことは、デジタル変調方式を使用する高い移動性の通信システムでドップラー周波数シフト軽減方式が必要になることを示している。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の実施例によれば、移動端末の移動のため、コヒーレント又は非コヒーレント送信モードは、推定のドップラー周波数シフトに基づいて移動端末（UE）により自動的に選択される。周波数オフセットを軽減するために十分なパイロットオーバーヘッドが提供される場合、コヒーレント送信モードは、非コヒーレント送信モードより優れた雑音性能を提供し得る。しかし、移動端末の速度によりドップラーシフトが増加すると、リンク性能が維持される場合、必要なパイロットオーバーヘッドが相当になり、データスループット及びシステム効率を低減し得る。所定のパイロットオーバーヘッドでは、非コヒーレント送信方式がコヒーレント送信方式を凌ぐまで、コヒーレント方式のリンク性能は、ドップラーの増加と共に劣化する。
【００１０】
本発明の実施例は、無線通信システムで移動端末のコヒーレント又は非コヒーレント送信モードを選択する方法であり、基地局に対する移動端末の移動から生じるドップラー周波数シフトを推定し、推定されたドップラー周波数シフトとドップラー周波数シフトの閾値とを比較し、推定されたドップラー周波数シフトが閾値を超過する場合、移動端末に非コヒーレント送信モードを選択し、そうでない場合、移動端末にコヒーレント送信モードを選択することを有する。
【００１１】
他の実施例は、コヒーレント送信モードが選択されるか非コヒーレント送信モードが選択されるかの指示を送信することを更に有し、送信された指示は、単一の変調シンボル又は変調シンボルのシーケンスになり得る。或る実施例では、ドップラー周波数シフトは、移動端末の位置決定システムにより決定される移動端末の地理的座標での時間における変化と、基地局の一式の既知の地理的座標とを比較することにより推定される。
【００１２】
他の実施例では、無線通信システムで基地局受信機のコヒーレント又は非コヒーレント検出モードを選択する方法は、受信無線信号がコヒーレントモードで符号化されているか非コヒーレントモードで符号化されているかの指示を受信し、受信した指示に応じて、対応するコヒーレント又は非コヒーレントモードで受信無線信号を検出することを有し、送信された指示は、単一の変調シンボル又は変調シンボルのシーケンスになり得る。
【００１３】
更なる実施例は、無線通信システムで基地局受信機のコヒーレント又は非コヒーレント検出モードを選択する方法であり、無線信号を受信し、コヒーレントモードで無線信号を検出し、コヒーレントモードで検出された無線信号の信号品質メトリックを推定し、非コヒーレントモードで無線信号を検出し、非コヒーレントモードで検出された無線信号の信号品質メトリックを推定し、どちらが高い信号品質メトリックを有するかに基づいて、次の信号処理にコヒーレントモードで検出された無線信号又は非コヒーレントモードで選択された無線信号を選択することを有する。
【００１４】
本発明の更なる実施例は、とりわけ前述の方法の実施例を実行するための装置及びコンピュータ可読命令を有するコンピュータ可読媒体を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の他の特徴及び態様は、添付図面と共に考慮される以下の詳細な説明から明らかになる。添付図面は、本発明の実施例による特徴を一例として示している。要約は本発明の範囲を限定することを意図するものではなく、本発明の範囲は単に特許請求の範囲により定められる。
【００１６】
様々な図面での共通の番号の図面の要素は、本発明の実施例の共通の要素を示す。図面に示す実施例の図は、必ずしも縮尺通りではない。図面に示す実施例の図は、説明目的のみであり、本発明の範囲を限定するように解釈されるべきではない。
【００１７】
以下の説明では、本発明の複数の実施例を示す添付図面を参照する。他の実施例も利用されてもよく、この開示の要旨及び範囲を逸脱することなく、機械的、構成的、構造的、電気的及び動作的変更が行われてもよいことがわかる。以下の詳細な説明は、限定の意味で解釈されるべきではなく、本発明の実施例の範囲は、発行された特許の特許請求の範囲のみにより定められる。
【００１８】
以下の詳細な説明のいくつかの部分は、コンピュータメモリで実行され得るデータビットでの動作の手順、ステップ、論理ブロック、処理及び他のシンボル表示に関して提示される。手順、コンピュータ実行ステップ、論理ブロック、処理等は、ここでは、所望の結果をもたらすステップ又は命令の首尾一貫したシーケンスであると考えられる。ステップは、物理量の物理的操作を利用するものである。これらの量は、コンピュータシステムで格納、伝達、結合、比較及びその他に操作されることができる電気、磁気又は無線信号の形式になってもよい。これらの信号は、ビット、値、要素、シンボル、文字、用語、数字等として時々参照され得る。各ステップは、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア又はこれらの組み合わせにより実行されてもよい。
【００１９】
本発明は、ここではMのPSKデジタル変調方式に関して説明されるが、最大の許容できる位相オフセットの概念を含み、本発明はまた、他の変調方式（例えば、QAM（quadrature  amplitude  modulation）、OFDM（orthogonal  frequency  division  multiplexing）等）にも適用可能であることが、当業者はわかる。
【００２０】
本発明の実施例で、周波数オフセットを軽減する２つの技術（コヒーレント検出及び非コヒーレント検出）が使用され得る。
【００２１】
典型的には、UMTSのようなセルラシステムは、上りリンクと下りリンクとの双方でコヒーレント検出を使用する。このような実施例では、変調情報の回復を容易にするために、専用パイロット又はトレーニングシーケンスがデータと共に送信される。パイロットにより、タイミング、位相及び周波数情報が決定可能になる。
【００２２】
ドップラー周波数シフトを推定する処理が図３に示されている。移動端末が基地局に向かって移動しているときに、周波数オフセットは、以下により定められる時間における位相ランプ（phase  ramp）として現れる。
【００２３】
【数２】
2009516443.tif 000004
ただし、ωm=2πfmである。位相周波数関係は以下により与えられる。
【００２４】
【数３】
2009516443.tif 000005
一実施例では、周波数推定は、時間におけるキャリア位相の２つ以上のサンプルを取ることにより得られる。例えば、以下のようになる。
【００２５】
【数４】
2009516443.tif 000006
ただし、Φ1は時間t1でのキャリア位相のサンプルであり、Φ2は時間t2でのキャリア位相のサンプルである。パイロットシーケンスからΦ1及びΦ2を取得することは、当業者に既知である。周波数推定器の最小サンプリングレートは、fmのドップラー周波数シフトを一意に推定するために2×fmになり得る。推定ドップラー周波数シフト
【００２６】
【数５】
2009516443.tif 000007
とサンプルレートとの間の関係は、受信信号から
【００２７】
【数６】
2009516443.tif 000008
の補償になるように、当業者に既知である。
【００２８】
式１によれば、最大ドップラー周波数偏移は、移動端末の速度に正比例する。ドップラー周波数シフトが一意に特徴付けられる場合、最大ドップラー周波数の増加で、サンプルレートの対応する増加が必要になるという結果になる。この要件は、パイロットオーバーヘッドの増加に直接変換される。すなわち、多くの送信ペイロードが、データシンボルではなくパイロットシンボルに割り当てられなければならない。結果として、データスループットの低減になる。
【００２９】
このことが図４Ａ及び４Ｂに示されている。図４Ａにおいて、ドップラー周波数シフトによる最大位相シフトは、パイロット間でπラジアンである。図４Ｂにおいて、最大ドップラー周波数シフトが増加するが、この高いドップラー周波数シフトに適応するためにパイロットの数も増加する。図４Ｂでのパイロットの間の位相シフトは依然としてπラジアンであるが、図４Ｂの位相シフトと図４Ａのパイロット構成とを比較すると、パイロット間で2πラジアンの位相回転がある。明らかにこの場合、図４Ａのパイロットは、図４Ｂの周波数オフセットを一意に解決することができない。図４Ｂでは、ドップラー周波数シフトを解決するために、パイロット間の最大シフトはπラジアンである。高速の移動端末の速度でのコヒーレント検出では、コヒーレント検出に必要なパイロットオーバーヘッドの負荷はかなり高くなり得る。この更なるオーバーヘッドは、データスループットを低減する。図４Ａ及び図４Ｂのパイロット信号はインターリーブされて図示されているが、同様の解釈は、パイロットが連続的に送信され、キャリア位相推定が時間におけるキャリアを平均化することにより実現されるシステムにも適用可能であることがわかる。キャリア位相の十分に正確な推定を作るためにパイロットから十分なエネルギーを蓄積するために、平均化が必要になる。高いドップラーシフトは、平均時間を短くすることにより対応可能であるが、同じ精度を実現するために、パイロットに割り当てられる信号電力の割合は増加する必要がある。その結果、データ送信に利用可能なシステムリソースは減少する。これが図４Ｃ及び４Ｄに示されている。
【００３０】
非コヒーレント検出方式は、キャリア位相情報を回復しないが、その代わりに、伝搬チャネルにより生成された何らかの位相摂動（phase  perturbation）を除去するために、変調信号での符号化に依存する。
【００３１】
一実施例では、4のシンボルは、以下の規則に従って符号化される。
【００３２】
【数７】
2009516443.tif 000009
ただし、bk∈(0,1,2,3)、bk=2a2k-1+a2kであり、Nはシンボルの数であり、ai∈(0,1)はデータビットである。複素変調シンボルは以下により与えられる。
【００３３】
【数８】
2009516443.tif 000010
ただし、j=√(-1)である。便宜的に、アンテナでの受信信号を以下のように記述する。
【００３４】
【数９】
2009516443.tif 000011
ただし、
【００３５】
【数１０】
2009516443.tif 000012
はドップラー周波数偏移から生じた複素項であり、nkは複素雑音項である。非コヒーレント検出器の出力は以下により与えられる。
【００３６】
【数１１】
2009516443.tif 000013
(7)を(8)に置換することにより、以下が与えられる。
【００３７】
【数１２】
2009516443.tif 000014
ただし、
【００３８】
【数１３】
2009516443.tif 000015
である。
変調シンボルの推定は、３つの項を有する。すなわち、所望の項
【００３９】
【数１４】
2009516443.tif 000016
と、データ及びドップラー周波数偏移の関数である相関雑音の項zkと、弱雑音の項nkn*k-1である。所望の成分が雑音成分よりかなり大きい場合、変調シンボルの推定の推定値は以下により与えられる。
【００４０】
【数１５】
2009516443.tif 000017
明らかに、ドップラー周波数シフトによる変調シンボルの間の位相シフトが小さい場合、性能への影響は無視することができ、以下のように記述できる。
【００４１】
【数１６】
2009516443.tif 000018
非コヒーレント方式の欠点は、相関雑音の項zkである。コヒーレント方式と比べて、非コヒーレント方式の性能はzkのため悪くなる。最大ドップラー周波数偏移の関数としての性能の差が図５に示されている。図５は、コヒーレント501及び非コヒーレント502検出方式の双方について、目標誤り率の性能を実現するために必要な信号対雑音比を示している。fm<Aでは、コヒーレント検出方式は、非コヒーレント検出方式を凌ぐ。fm>Aの場合、非コヒーレント検出方式は、コヒーレント検出方式を凌ぐ。このことが生じる最大ドップラー周波数シフトは、前のセクションで説明したパイロットオーバーヘッドの関数になる。高いパイロットオーバーヘッドは、コヒーレント検出と非コヒーレント検出との間の交差点がグラフの点Bに近くなることを意味する。これはデータスループットを犠牲にする。低いパイロットオーバーヘッドは、交差点が最大ドップラー周波数シフトの低い値になることを意味する。非コヒーレント方式では、点Bは、シンボルレートに関係するため、コヒーレント方式が非コヒーレント方式により示されるドップラー耐性に近づくために、パイロットオーバーヘッドはシンボルレートに近づく必要がある。
【００４２】
要するに、周波数オフセットを軽減するために十分なパイロットオーバーヘッドが提供される場合、コヒーレント方式は非コヒーレント方式より優れて動作する。しかし、速度が増加すると、パイロットオーバーヘッドは相当になり得る。その結果、データスループットの低減になる。非コヒーレント方式は、パイロットが周波数オフセットに対処することを必要としないが、その代わりに、周波数オフセットを克服するための符号化を使用する。この符号化は、コヒーレント方式に比べて性能の低減を意味する。しかし、パイロットオーバーヘッドが周波数オフセットを解決することができない場合、非コヒーレント方式はコヒーレント方式を凌ぐ。
【００４３】
パイロットシーケンスが十分に小さい間隔で送信されることを前提として、コヒーレント検出は非コヒーレント検出を凌ぐ。しかし、パイロットシーケンスは、別法ではデータを送信するために使用され得る物理リソースを占有する。従って、移動端末の速度が特定の閾値を超過すると、非コヒーレント送信に切り替えることが有利である。送信機のブロック図が以下の図６に示されている。これは、ドップラー推定器601と、エンコーダ603と、変調器602と、インジケータ606とを有する。
【００４４】
一実施例では、送信機は、非コヒーレント符号化を適用するか否かを自律的に判断する。ドップラー推定器は、移動端末の移動による周波数オフセットを決定する。移動端末でのドップラー推定器の実施例は、移動端末の地理的座標の時間における変化を比較し、既知の地理的座標を有する基地局に対する移動端末の移動を決定するために、位置決定システムを使用する。このような位置決定システムの例は、非限定的に、(i)GPS（Global  Positioning  System）、(ii)LORAN、及び(iii)GLONASSを含む。いくつかの無線通信システムは、複数の基地局から受信した下りリンク信号の到達時間差（TDOA：time  differences  of  arrival）に基づいて、移動端末が自分の位置を推定することを可能にする。TODAはまた、複数の基地局により受信される移動端末からの上りリンク信号にも適用可能である。更なる他の方法は、前述の位置決定システム及び方法の様々な態様を結合してもよい。相対速度又は直接的にドップラーシフトを推定する多数の他の技術が存在することも、当業者にわかる。
【００４５】
ドップラーシフト推定器により、送信機は、非コヒーレント符号化がUE送信に適用されるべきか否かについて判定を行うことが可能になる。推定されたドップラーシフトが所定の閾値より大きい場合、非コヒーレントエンコーダが送信機で有効になる。推定されたドップラーシフトが閾値より小さい場合、非コヒーレントエンコーダがトランスペアレントになる。
【００４６】
UE送信機は自律的に判定を行うため、非コヒーレント符号化が送信に適用されているか否かを基地局の受信装置に通知する必要がある。従って、本発明は、ドップラーシフト推定器601内に、送信信号にインジケータを挿入する機能を有する。これが、図６の変調器ブロック602への入力として図示されている。また、受信装置も送信機での非コヒーレント符号化の使用を自律的に検出できることがわかる。非コヒーレント符号化の１つの技術は、差分符号化であることが当業者にわかる。ここでは、次の変調シンボルの間の位相差が符号化される。これは、位相差の累積として考えられ得る。
【００４７】
一実施例では、インジケータは、常に符号化される単一の変調シンボルである。或いは、他の実施例では、変調シンボルの所定のシーケンスでもよい。いずれの場合でも、インジケータの定義は、受信側でわかる。好ましい実施例では、インジケータは、ドップラー周波数シフトの高い値で動作することを可能にするほど十分な保護を有するべきである。
【００４８】
例示的な実施例では、本発明の基地局の受信装置は、図７に示されている。インジケータは、インジケータ検出器ブロック701により検出される。回復したインジケータの値に基づいて、コヒーレント又は非コヒーレント検出が適用される。スイッチSWA702及びSWB703は同期し、これにより、非コヒーレント符号化が無効になることをインジケータが示した場合に、推定シンボルがコヒーレント検出ブロック704から受け取られる。同様に、非コヒーレント符号化が有効になることをインジケータが示した場合に、推定シンボルが非コヒーレント検出ブロック705から受け取られる。
【００４９】
図８に示す他の実施例では、非コヒーレント検出器803及びコヒーレント検出器802は共に、同じ受信無線信号801を検出することを試みることができる。各信号品質メトリックは、信号品質の推定（805及び804）を使用して検出信号の双方について推定可能である。信号品質推定器の出力は、次の処理808に渡すために、高い感知品質を有する信号を選択するようにスイッチを起動する比較器806に送信され得る。
【００５０】
図７及び８は、異なる機能ブロックとして様々な機能を示しているが、他の実施例では、異なる機能ブロックの機能は、ソフトウェアの制御で、共通のデジタル回路、又はマイクロプロセッサ若しくはデジタル信号プロセッサにより実行可能である。
【００５１】
図９は、本発明の実施例による移動端末又は基地局に適用可能な無線トランシーバのブロック図である。アンテナ網901は、アンテナ920を受信機902と送信機907との双方に結合する。アンテナ網901の目的は、受信機902及び送信機907の双方が共通のアンテナ920を共有することを可能にすることである。アンテナ網901の他の目的は、無線信号の送信及び受信のフィルタリングを提供することでもよい。アンテナ網901の更に他の目的は、反射された送信信号に対する送信機907の分離を提供することでもよい。アンテナ網901は、周波数分割双方向（FDD：frequency  division  duplex）システムのデュプレックスフィルタを有してもよく、時分割双方向（TDD：time  division  duplex）システムの送受信（T/R）スイッチ（RFフィルタリング付き又はRFフィルタリングなし）を有してもよい。T/Rスイッチの状態は、制御ロジック909に動作可能に結合されることにより、送信及び受信と同期する。他の実施例では、アンテナ網901は、RFフィルタリング付き又はRFフィルタリングなしのサーキュレータを有してもよい。
【００５２】
受信機902は、無線周波数（RF）フィルタリング、中間周波数（IF）フィルタリング、RF増幅、IF増幅、ローカル発振器又は周波数合成器、周波数変換器、ベースバンドフィルタリング、ベースバンド増幅、電力レベル検出、及びアナログ−デジタル変換のうち１つ以上の機能のための回路を有してもよい。受信機902の出力は、検出器903に動作可能に接続される。検出器903は、アナログ回路又はデジタル回路でもよい。検出器903は、コヒーレント又は非コヒーレント検出が生じる場所である。検出器903のいくつかの実施例が図７及び８に示されている。通常では、検出器903は、現在のシステムではデジタル回路（受信機902に提供されるアナログ−デジタル変換）で実装される。検出器903の出力は、更なる機能（フィルタリング、タイミング回復、誤り制御デコード、フォーマット変換等）を実行し得る受信ベースバンド回路904に動作可能に結合され、受信データは次の処理のためにノード910に転送され得る。
【００５３】
送信ベースバンド回路905は、データ入力ポート912からデータ入力を受信するように動作可能である。送信ベースバンド回路905は、フォーマット、符号化、インターリーブ、制御データの挿入等のような機能を実行し得る。典型的には、送信ベースバンド回路905の出力は、現在のシステムではデジタルであり、エンコーダ906の入力に動作可能に接続される。図６は、エンコーダ906の実施例を示している。エンコーダ906は、送信用のデータをコヒーレント又は非コヒーレントで符号化し、任意選択で本発明の様々な実施例により使用される符号化の形式の指示を挿入し得る。エンコーダ906はまた、デジタル−アナログ変換の前及び／後に送信用のデータを変調し得る。現在のシステムは、しばしばエンコーダ906にデジタル−アナログ変換を有する。エンコーダ906はまた、デジタル及び／又はアナログ信号フィルタリング及び調整を提供し得る。
【００５４】
送信機907は、エンコーダ906からアナログ出力を受け取ってもよく、IFフィルタリング、RFフィルタリング、IF利得、RF利得、RF電力レベル検出、周波数変換、及びローカル発振器及び／又は周波数合成器のうち１つ以上の機能を実行する回路を有してもよい。しばしば、ローカル発振器及び／又は周波数合成器は、送信機と受信機との間で共有される。
【００５５】
制御ロジック909は、ポート911からの制御入力に応じてトランシーバの様々な機能の動作を監視及び制御する。しばしば、制御ロジック909は、送信ベースバンド905及び受信ベースバンド904を有する同じデジタル回路を使用して実装される。場合によっては、この回路はまた、検出器903及びエンコーダ906の少なくとも一部を有する。
【００５６】
提供された図面は、単に代表例であり、縮尺通りに記載されていないことがある。この特定の部分は強調されており、他の部分は最低限にされていることがある。図面は、当業者により理解されて適切に実行され得る本発明の様々な実装を示すことを意図する。
【００５７】
従って、本発明は、特許請求の範囲及び要旨内で変更及び変形されて実行され得ることがわかる。説明は、網羅的であることを意図するものではなく、開示された正確な形式に本発明を限定することを意図するものではない。本発明は、変更及び変形して実行可能であり、本発明は特許請求の範囲及びその均等物のみにより限定されることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】移動端末の速度に対するヘルツでのドップラー周波数シフトの例示的なプロット
【図２】2のPSK変調でのドップラー周波数シフトの影響
【図３】本発明の実施例による位相摂動によりドップラー周波数シフトを推定する方法
【図４Ａ】本発明の実施例による中程度の移動端末の速度に対応する低いドップラー周波数シフトの対応の最大位相回転と共に、パイロット送信オーバーヘッドを示す図
【図４Ｂ】本発明の他の実施例による高速の移動端末の速度に対応する高いドップラー周波数シフトの対応の最大位相回転と共に、パイロット送信オーバーヘッドを示す図
【図４Ｃ】本発明の他の実施例による第１のパイロット平均期間での高速の移動端末の速度に対応する高いドップラー周波数シフトの対応の最大位相回転と共に、連続するパイロット送信オーバーヘッドを示す図
【図４Ｄ】本発明の更なる実施例による第２の短いパイロット平均期間での高速の移動端末の速度に対応する高いドップラー周波数シフトの対応の最大位相回転と共に、連続するパイロット送信オーバーヘッドを示す図
【図５】本発明のコヒーレント及び非コヒーレント検出の実施例について、ドップラー周波数シフトの関数としての所要の信号対雑音比のプロット
【図６】本発明の実施例による送信機のアーキテクチャ
【図７】本発明の他の実施例による受信機のアーキテクチャ
【図８】本発明の更なる実施例による受信機のアーキテクチャ
【図９】本発明の実施例によるトランシーバのアーキテクチャのブロック図
【図１】
2009516443.tif 000019
【図２】
2009516443.tif 000020
【図３】
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【図４Ａ】
2009516443.tif 000022
【図４Ｂ】
2009516443.tif 000023
【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
2009516443.tif 000025
【図５】
2009516443.tif 000026
【図６】
2009516443.tif 000027
【図７】
2009516443.tif 000028
【図８】
2009516443.tif 000029
【図９】
2009516443.tif 000030
【手続補正書】
【提出日】平成20年2月12日(2008.2.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システムで移動端末のコヒーレント又は非コヒーレント送信モードを選択する方法であって、
データがパイロットシンボルのシーケンスにより散在するようにパイロット信号オーバーヘッドを備えたデータを有する搬送信号を受信及びサンプリングし、
ドップラー周波数シフトを決定し、
前記決定されたドップラー周波数シフトと第１の閾値及び第２の閾値とを比較し、
前記決定されたドップラー周波数シフトが前記第１の閾値より小さい場合、前記移動端末は、低いパイロット信号オーバーヘッドを使用してコヒーレント送信及び検出モードを使用し、
前記決定されたドップラー周波数シフトが前記第１の閾値を超過し、前記第２の閾値より小さい場合、前記移動端末は、高いパイロット信号オーバーヘッドを使用してコヒーレント送信及び検出モードを使用し、
前記決定されたドップラー周波数シフトが前記第２の閾値を超過する場合、前記移動端末は、非コヒーレント送信及び検出モードを使用することを有する方法。
【請求項２】
前記コヒーレント送信モードが選択されるか前記非コヒーレント送信モードが選択されるかの指示を送信することを更に有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
送信された指示は、単一の変調シンボルである、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
送信された指示は、変調シンボルのシーケンスである、請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
無線通信システムの移動端末送信機のコヒーレント又は非コヒーレント送信モードを選択する方法を実行するコンピュータ実行可能命令を有するコンピュータ可読媒体であって、
データがパイロットシンボルのシーケンスにより散在するようにパイロット信号オーバーヘッドを備えたデータを有する搬送信号を受信及びサンプリングし、
ドップラー周波数シフトを決定し、
前記決定されたドップラー周波数シフトと第１の閾値及び第２の閾値とを比較し、
前記決定されたドップラー周波数シフトが前記第１の閾値より小さい場合、前記移動端末は、低いパイロット信号オーバーヘッドを使用してコヒーレント送信及び検出モードを使用し、
前記決定されたドップラー周波数シフトが前記第１の閾値を超過し、前記第２の閾値より小さい場合、前記移動端末は、高いパイロット信号オーバーヘッドを使用してコヒーレント送信及び検出モードを使用し、
前記決定されたドップラー周波数シフトが前記第２の閾値を超過する場合、前記移動端末は、非コヒーレント送信及び検出モードを使用することを有するコンピュータ可読媒体。
【請求項６】
コヒーレント送信モードが選択されるか非コヒーレント送信モードが選択されるかの指示を送信するコンピュータ実行可能命令を更に有する、請求項５に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項７】
送信された指示は、単一の変調シンボルである、請求項５に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項８】
送信された指示は、変調シンボルのシーケンスである、請求項５に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項９】
コヒーレント又は非コヒーレント送信モードを選択可能な無線通信システムの移動端末送信機であって、
データがパイロットシンボルのシーケンスにより散在するようにパイロット信号オーバーヘッドを備えたデータを有する搬送信号を受信及びサンプリングするように構成された受信機と、
ドップラー周波数シフトを決定するように動作可能な推定器と、
前記決定されたドップラー周波数シフトが第１の閾値より小さい場合、低いパイロット信号オーバーヘッドを使用してコヒーレント送信及び検出モードを選択し、
前記決定されたドップラー周波数シフトが前記第１の閾値を超過し、第２の閾値より小さい場合、高いパイロット信号オーバーヘッドを使用してコヒーレント送信及び検出モードを選択し、
前記決定されたドップラー周波数シフトが前記第２の閾値を超過する場合、非コヒーレント送信及び検出モードを選択するように動作可能なセレクタと
を有する移動端末送信機。
【請求項１０】
コヒーレントモードが有効になっているか非コヒーレントモードが有効になっているかを示すために、少なくとも１つの変調シンボルを符号化するように動作可能なエンコーダを更に有する、請求項９に記載の移動端末送信機。
【手続補正書】
【提出日】平成20年5月14日(2008.5.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システムで移動端末のコヒーレント又は非コヒーレント送信モードを選択する方法であって、
データがパイロットシンボルのシーケンスにより散在するようにパイロット信号オーバーヘッドを備えたデータを有する搬送信号を受信及びサンプリングし、
ドップラー周波数シフトを決定し、
前記決定されたドップラー周波数シフトと第１の閾値及び第２の閾値とを比較し、
前記決定されたドップラー周波数シフトが前記第１の閾値より小さい場合、前記移動端末は、低いパイロット信号オーバーヘッドを使用してコヒーレント送信及び検出モードを使用し、
前記決定されたドップラー周波数シフトが前記第１の閾値を超過し、前記第２の閾値より小さい場合、前記移動端末は、高いパイロット信号オーバーヘッドを使用してコヒーレント送信及び検出モードを使用し、
前記決定されたドップラー周波数シフトが前記第２の閾値を超過する場合、前記移動端末は、非コヒーレント送信及び検出モードを使用することを有する方法。
【請求項２】
前記コヒーレント送信モードが選択されるか前記非コヒーレント送信モードが選択されるかの指示を送信することを更に有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
送信された指示は、単一の変調シンボルである、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
送信された指示は、変調シンボルのシーケンスである、請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
無線通信システムの移動端末送信機のコヒーレント又は非コヒーレント送信モードを選択する方法を実行するコンピュータ実行可能命令を有するコンピュータ可読媒体であって、
データがパイロットシンボルのシーケンスにより散在するようにパイロット信号オーバーヘッドを備えたデータを有する搬送信号を受信及びサンプリングし、
ドップラー周波数シフトを決定し、
前記決定されたドップラー周波数シフトと第１の閾値及び第２の閾値とを比較し、
前記決定されたドップラー周波数シフトが前記第１の閾値より小さい場合、前記移動端末は、低いパイロット信号オーバーヘッドを使用してコヒーレント送信及び検出モードを使用し、
前記決定されたドップラー周波数シフトが前記第１の閾値を超過し、前記第２の閾値より小さい場合、前記移動端末は、高いパイロット信号オーバーヘッドを使用してコヒーレント送信及び検出モードを使用し、
前記決定されたドップラー周波数シフトが前記第２の閾値を超過する場合、前記移動端末は、非コヒーレント送信及び検出モードを使用することを有するコンピュータ可読媒体。
【請求項６】
コヒーレント送信モードが選択されるか非コヒーレント送信モードが選択されるかの指示を送信するコンピュータ実行可能命令を更に有する、請求項５に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項７】
送信された指示は、単一の変調シンボルである、請求項５又は６に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項８】
送信された指示は、変調シンボルのシーケンスである、請求項５又は６に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項９】
コヒーレント又は非コヒーレント送信モードを選択可能な無線通信システムの移動端末送信機であって、
データがパイロットシンボルのシーケンスにより散在するようにパイロット信号オーバーヘッドを備えたデータを有する搬送信号を受信及びサンプリングするように構成された受信機と、
ドップラー周波数シフトを決定するように動作可能な推定器と、
前記決定されたドップラー周波数シフトが第１の閾値より小さい場合、低いパイロット信号オーバーヘッドを使用してコヒーレント送信及び検出モードを選択し、
前記決定されたドップラー周波数シフトが前記第１の閾値を超過し、第２の閾値より小さい場合、高いパイロット信号オーバーヘッドを使用してコヒーレント送信及び検出モードを選択し、
前記決定されたドップラー周波数シフトが前記第２の閾値を超過する場合、非コヒーレント送信及び検出モードを選択するように動作可能なセレクタと
を有する移動端末送信機。
【請求項１０】
コヒーレントモードが有効になっているか非コヒーレントモードが有効になっているかを示すために、少なくとも１つの変調シンボルを符号化するように動作可能なエンコーダを更に有する、請求項９に記載の移動端末送信機。
【国際調査報告】
2009516443.tif 000031
2009516443.tif 000032
2009516443.tif 000033
2009516443.tif 000034