(57)【要約】【課題】  無線通信において、少ない容量と簡素な構成で、送信モードを送信ダイバーシティモードと非送信ダイバーシティモード間で切り換えることができる方法を提供する。【解決手段】  スロットごとにダイバーシティモードか非ダイバーシティモードにおいて送信が行われる無線通信システムが提供される。ダイバーシティモードにおいて送信するとき、独立したパイロット信号が第１及び第２のアンテナ上で配信される。非ダイバーシティモードにおいて送信するとき、実質的に同じパイロット信号が第１及び第２のアンテナ上に均等に分配された利用可能なパイロット電力で配信される。【選択図】  図２
2006033834.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報を通信する方法であって、
送信期間の少なくとも第１の選択された部分ではダイバーシティ手法を用いて情報を送信するステップ、
送信期間の少なくとも第２の選択された部分では非ダイバーシティ手法を用いて情報を送信するステップ、及び
該ダイバーシティ手法を用いて情報を送信する間、少なくとも２つのパイロット信号を送信するステップ
からなる方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、前記ダイバーシティ手法を用いて情報を送信する間少なくとも２つのパイロット信号を送信するステップが、さらに、第１のパイロット信号を第１のアンテナを介して送信するステップ及び第２のパイロット信号を第２のアンテナを介して送信するステップからなることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項２記載の方法において、前記第１のパイロット信号を第１のアンテナを介して送信するステップ及び第２のパイロット信号を第２のアンテナを介して送信するステップが、さらに、該第１のパイロット信号をウォルシュ符号を用いて送信するステップ及び該第２のパイロット信号を直交ウォルシュ符号を用いて送信するステップからなることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項２記載の方法において、前記第１のパイロット信号を第１のアンテナを介して送信するステップ及び第２のパイロット信号を第２のアンテナを介して送信するステップが、さらに、該第１のパイロット信号をサブキャリアを用いて送信するステップ及び該第２のパイロット信号を直交サブキャリアを用いて送信するステップからなることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１記載の方法において、前記送信期間の少なくとも第１の選択された部分ではダイバーシティ手法を用いて情報を送信するステップが、さらに、第１の信号を第１のアンテナを介して送信し、かつ第２の異なる信号を第２のアンテナを介して送信するステップからなり、該第１の信号を第１のアンテナを介して送信するステップが、さらに、該第１の信号をそれに適用される位相ローテーションで送信するステップからなることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項５記載の方法において、前記第２の異なる信号を第２のアンテナを介して送信するステップが、さらに、該第２の信号をそれに適用される位相ローテーションで送信するステップからなることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１記載の方法において、前記送信期間の少なくとも第２の選択された部分では非ダイバーシティ手法を用いて情報を送信するステップが、さらに、第１及び第２のアンテナを介して実質的に同じ情報を送信するステップからなることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項７記載の方法において、前記第１及び第２のアンテナを介して実質的に同じ情報を送信するステップが、さらに、該第１及び第２のアンテナを介して実質的に同じパイロット信号を送信するステップからなることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項８記載の方法において、該第１及び第２のアンテナを介して実質的に同じパイロット信号を送信するステップが、さらに、利用可能なパイロット電力を該第１及び第２のアンテナ間で分配するステップからなることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項６記載の方法において、該第１及び第２のアンテナを介して実質的に同じパイロット信号を送信するステップが、さらに、利用可能なパイロット電力を該第１及び第２のアンテナ間で均等に分配するステップからなることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般には電気通信、より詳しくは無線通信に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常のセルラー無線システムは無線カバレッジ領域又はセルを規定する固定基地局（ＢＳ）を備える。通常、基地局と移動局の間にある自然又は人工の障害物のために、基地局と移動局（ＭＳ）間の見通し線のない（ＮＬＯＳ）無線伝搬経路ができる。その結果、無線電波は反射、回折及び散乱を通じて伝搬する。ダウンリンク方向でＭＳに（アップリンク方向ではＢＳに）到着する電波は、個々の電波の異なる位相のために重畳的で有害な追加を経験する。これは、セルラー無線通信で通常用いられる高いキャリア周波数においては、差分的伝送遅延における小さな変化が、個々の電波の位相における大きな変化をもたらすことによる。ＭＳが移動しているとき、又は散乱環境に変化があると、複合的な受信信号の振幅及び位相における空間的変動がレイリーフェーディング、即ち、激しいフェーディング（fast fading）として知られる時間振動となって現れる。無線チャネルの時間変動の性質は、アプリケーションによっては、所望のビットエラー又はパケットエラーの信頼性を提供するのに比較的高い信号対雑音比（ＳＮＲ）が有用であることを要求する。
【０００３】
ダイバーシティは激しいフェーディング効果に対処するために広く用いられている。ダイバーシティの１つの目的は、同じ情報搬送信号のフェードした複製を搬送する複数の経路を受信機に提供することである。ダイバーシティ経路各々における個別のフェーディングを想定すると、全ての経路について瞬時ＳＮＲが所定のしきい値より低い確率はおよそｐＬである。なお、ｐは、瞬時ＳＮＲが各ダイバーシティ経路で同一のしきい値より低い確率である。
【０００４】
通常、ダイバーシティを提供する方法は以下のカテゴリーに入る。それは、空間、角度、極性、場、周波数、時間及び複数経路ダイバーシティである。空間ダイバーシティは複数の送信又は受信アンテナを用いて実現される。複数のアンテナ間の空間分離は、ダイバーシティ経路がほとんど又は全く相関なくフェーディングを受けるように選ばれる。送信ダイバーシティは複数の送信アンテナを用いて、同じ信号の複数の相関しない複製を受信機に提供する。さらに、送信ダイバーシティ手法は開ループ送信ダイバーシティ及び閉ループ送信ダイバーシティ手法に分けられる。開ループ送信ダイバーシティ方式では受信機からのフィードバックは不要である。閉ループ送信ダイバーシティのよく知られた構成の１つでは、受信機が、受信機における受信信号電力を最大にするために送信機アンテナで適用されるべき位相及び振幅調整を計算する。
【０００５】
送信ダイバーシティ手法の一例としてＡｌａｍｏｕｔｉ２×１空間−時間ダイバーシティ手法がある。この方式では、任意のシンボル期間中に２つのデータシンボルが２つの送信アンテナ間で同時に送信される。最初のシンボル間隔内の場合、図１に示すように、アンテナ１００及び１０２から送信されたシンボルはそれぞれｓ(１)及びｓ(２)と表記される。次のシンボル期間中、アンテナ１００及び１０２から送信されたシンボルは−ｓ＊(２)及びｓ＊(１)である。なお、ｘ＊はｘの複素共役数を表す。受信機で処理が進むと、当初のシンボルｓ(１)及びｓ(２)が−ｓ＊(２)及びｓ＊(１)から回復される。なお、アンテナ１００及びアンテナ１０２の瞬時チャネルゲイン推定値（ｇ１及びｇ２）は、それぞれ、受信機での処理のために用いられる。チャネルゲイン推定値は双方のアンテナの分離パイロットシンボルを提供することで受信機において得られる。Ａｌａｍｏｕｔｉ符号によって達成されるダイバーシティゲインは最大比混合（Maximum Ratio Combining：ＭＲＣ）によって達成されるものと同じである。
【０００６】
また、２×１Ａｌａｍｏｕｔｉ手法は空間−周波数符号形式において実施することもできる。この場合、２つのシンボルは２つの異なる周波数で、例えば、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）システムにおける異なるサブキャリアで送信される。
【０００７】
ユニバーサル移動体電気通信システム（ＵＭＴＳ）規格における高速ダウンリンクパケットアクセス（ＨＳＤＰＡ）仕様と同様に、公知の１ｘＥＶ−ＤＯ及び１ｘＥＶ−ＤＶ規格のような進化した無線データシステムでは、基地局はチャネルの影響を受けやすい速いスケジューリングをユーザーからのチャネル品質フィードバックに基づいて実行する。さらに、適合性変調及び符号化（ＡＭＣ）並びにハイブリッドＡＲＱ（ＨＡＲＱ）のような新しい技術がシステムの全体的な容量を改善するために導入されてきた。一般に、スケジューラが所与の時間に送信のためのユーザーを選択する。適合性変調及び符号化によって、ユーザーから見た現在のチャネル状態に対する適切な搬送フォーマット（変調及び符号化）の選択が可能となる。チャネルの影響を受けやすい速いスケジューリングは無線チャネルの時間変動の性質を活用して、受信ＳＮＲが最も高い更新期間中にユーザーをスケジュールすることもできる。
【０００８】
チャネルの影響を受けやすい速いスケジューリングからのパフォーマンスゲインは、一般に低速から中速で移動している移動体に対して達成される。高い移動速度では、実際の送信時におけるチャネル品質は、チャネル品質フィードバック及び／又は処理遅延のためにチャネル品質推定値からは大きく異なるものとなる。チャネル品質がある程度の正確さで追跡できる場合、チャネルの影響を受けやすい速いスケジューリングからのパフォーマンスゲインは送信ダイバーシティを用いなくても高い。これは、受信された信号対{干渉＋雑音}（ＳＩＮＲ）の送信ダイバーシティなしの場合のダイナミックレンジの方が送信ダイバーシティありの場合よりも大きいからである。送信ダイバーシティを用いることなくＳＩＮＲのダイナミックレンジを大きく取ると、ユーザーはより高いＳＩＮＲでスケジュールされることが可能となる。しかし、チャネル品質変動がある程度の正確さで追跡できない高い移動速度では、チャネルの影響を受けやすい速いスケジューリングからのゲインは無視できるほど小さくなることが予想され、送信ダイバーシティを用いた方が有利となることもある。従って、送信ダイバーシティがより高い速度の移動体及び／又は遅延の影響を受けやすいアプリケーションにのみ用いられるハイブリッド方式は有用なものとなり得る（移動体の速度は提供されたフィードバックから推定できる）。
【０００９】
送信ダイバーシティが使用されない場合、送信は１つのアンテナだけから行われる。送信ダイバーシティが用いられる場合、送信は双方の送信アンテナから行われる。送信ダイバーシティを利用するためには、一般にチャネル推定が送受信アンテナの対の各々に必要となる。従って、通常パイロットシンボルが送信アンテナの各々において送信される。
【００１０】
従来技術で用いられる送信ダイバーシティ方式は多くの欠点に苛まされる。例えば、送信ダイバーシティモードと非送信ダイバーシティモードをダイナミックに切り換えるための基地局を必要とするようなシステムは実施形態が非常に複雑になる。例えば、送信ダイバーシティが送信に使用されない場合、全電力が単一のアンテナから送信され、より大きな容量とより複雑な電力増幅が必要となってしまう。さらに、送信アンテナ各々からのパイロットシンボルを一定に送信するために、パイロットのオーバーヘッドが実質的に増加してしまう。
【００１１】
本発明は上記に説明した問題による影響の１つ以上を克服又は少なくとも低減することに取り組むものである。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一実施形態において、方法が提供される。方法は、送信期間の少なくとも第１の選択された部分の間はダイバーシティ手法を用いて情報を送信するステップ、及び送信期間の少なくとも第２の選択された部分の間は非ダイバーシティ手法（ダイバーシティ手法でない手法）を用いて情報を送信するステップからなる。ダイバーシティ手法を用いて情報を送信する間、少なくとも２つのパイロット信号が送信される。
【００１３】
本発明の他の実施形態においては、情報を受信する方法が提供される。方法は、送信期間の少なくとも第１の選択された部分の間はダイバーシティ手法を用いて送信された情報を受信するステップ、及び送信期間の少なくとも第２の選択された部分の間は非ダイバーシティ手法を用いて送信された情報を受信するステップからなる。ダイバーシティ手法を用いて送信された情報を受信する間、少なくとも２つのパイロット信号が受信される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下の説明を付随する図面と関連させて参照することにより発明が理解される。なお、図面においては同種の要素には同じ符号が付されている。
発明は様々な変更や代替形態に影響されるものではあるが、発明の具体的な実施形態はあくまでも例示として図示され、そして詳細に説明されている。なお、具体的な実施形態の説明は、開示された特定の形式に発明を制限することを意図するものではなく、逆に、発明は、特許請求の範囲で規定される発明の精神を範囲内とする全ての変更例、等価物及び代替例を範疇とするものであることが理解されるはずである。
【００１５】
発明の例示的実施形態を以下に説明する。説明の明確化のため、実際の実施における全ての構成がこの明細書において説明されるわけではない。もちろん、何らかの実際の実施形態を開発するにあたり、実施例に基づく数値の決定は、システム関する及び事業に関する制約――それは実施例によって異なるものであるが――への適合といった開発者の特定の目的を達成するためになされることが理解される。さらに、そのような開発の労働は複雑であり時間がかかるものであるが、それでも当業者にとっては通常の業務であり、この開示の利益を受けるであろう。
【００１６】
本発明は、送信モードを送信ダイバーシティモードと非送信ダイバーシティモード（送信ダイバーシティモードでないモード）間で切り換えることができる送信ダイバーシティ手法を開示する。基地局の全電力は一般に、送信が送信ダイバーシティモードにあるか非送信ダイバーシティモードにあるかにかかわりなく、送信アンテナ間で均等に分けられる。さらに、追加的な送信ダイバーシティパイロットは、送信がダイバーシティモードにあるときのみ送信される。即ち、送信が非送信ダイバーシティモードにあるときは、追加的な送信ダイバーシティパイロットは送信されず、リソースの節約になる。ここに説明される代表的実施形態において、発明は２×１（２個の送信アンテナと１個の受信アンテナ）空間−時間符号の送信ダイバーシティの概念において説明される。しかし、当業者であれば本発明の技術は、空間−周波数送信ダイバーシティやＮ×Ｍ構成（Ｎ個の送信アンテナとＭ個の受信アンテナ）に対して発明の精神と範囲を逸脱することなく適用できることを理解できるであろう。
【００１７】
図２Ａを参照すると、２つのデータシンボルが２つの送信アンテナ２００及び２０２から同時に送信されるものとして説明される。図２Ａに示すように、非送信ダイバーシティが使用されるとき、最初のシンボル間隔中に、アンテナ２００及び２０２から送信されたシンボルは同じである（即ち、ｓ(１)及びｓ(１)）。同様に、次のシンボル期間中に、アンテナ２００及び２０２から送信されたシンボルもｓ(２)及びｓ(２)である。図２Ｂに示すように、送信ダイバーシティが使用されるとき、最初のシンボル間隔中に、アンテナ２００及び２０２から送信されたシンボルは、それぞれｓ(１)及びｓ(２)となる。しかし、次のシンボル期間中に、アンテナ２００及び２０２から送信されたシンボルは、−ｓ＊(２)及びｓ＊(１)となる。なお、ｘ＊はｘの複素共役数を表す。送信が送信ダイバーシティモードで行われるとき、アンテナ２００及びアンテナ２０２において瞬時のチャネルゲイン推定値ｇ１及びｇ２が、それぞれ受信機での処理のために使用される。例示的実施形態において、アンテナ２００及び２０２双方における分離パイロットシンボルが受信機でのチャネルゲイン推定のために提供される。これに対し、非送信ダイバーシティが用いられるときは単一のチャネルゲインが使用される。
【００１８】
本発明の代表的実施例が１ｘＥＶ−ＤＯ（高速パケットデータ）システムに従って説明される。１ｘＥＶ−ＤＯスロット、パイロット、ＭＡＣ及びデータシンボルのダウンリンクにおいて、図３に示すように、１２５ＭＨｚキャリア上の１．６７ｍｓスロット内で時間多重される。現在示している１ｘＥＶ−ＤＯシステムにおいては、非送信ダイバーシティが用いられ、送信は単一の送信アンテナから基地局の全電力で行われる。
【００１９】
１ｘＥＶ−ＤＯシステムにおいて送信ダイバーシティをスロットごとに用いる代表的送信方法が図４に示される。発明の通常モードでの動作において、スロットのいくつか（例えば、スロット（ｉ）、（ｉ＋２）、（ｉ＋５）、（ｉ＋６）及び（ｉ＋７））は送信ダイバーシティモード（Ｔ×Ｄ）を用いて送信され、他のスロット（例えば、スロット（ｉ＋１）、（ｉ＋３）及び（ｉ＋４））は非送信ダイバーシティモード（Ｎｏ−Ｔ×Ｄ）を用いて送信される。Ｎｏ−Ｔ×Ｄモードにおける送信は、例えば、ＶｏＩＰフレームのような遅延の影響を受けやすいデータを送信するとき及び／又はチャネル品質が正確に追跡されないような速い速度で移動している移動局にデータを送信するときに使用される。送信ダイバーシティモードを用いるか否かの判断は、スロットごとにトラフィックの種類や移動速度等のような要素に基づいてなされる。
【００２０】
前述したように、非送信ダイバーシティが使用されるとき、図４の拡大された領域４００に示されるように、同じシンボルが第１及び第２のシンボル期間中に２つのアンテナから送信される。即ち、実施例においてはアンテナ２００、２０２に対してスロット（ｉ＋１）が同じ送信４０２、４０４にそれぞれ示される。これに対して、送信ダイバーシティモードが用いられるとき、図４の拡大された領域４０６に示されるように、２つのアンテナから送信されたシンボルは異なる。即ち、例として、アンテナ２００、２０２に対してスロット（ｉ＋７）が類似しない送信４０８、４１０にそれぞれ示される。
【００２１】
送信ダイバーシティモードにおいて、追加的なパイロットシンボルがダイバーシティアンテナ（本例においてはアンテナ２０２）から搬送される。上述のように、受信機におけるチャネルゲイン推定値（ｇ１及びｇ２）をアンテナ２００及び２０２双方に対して求めるにあたり、追加的なパイロットシンボルを用いてもよい。発明の一実施形態において、図５に示すように、追加的パイロットシンボルはダイバーシティアンテナ（アンテナ２０２）から送信されたデータフィールドで搬送されるようにしてもよい。パイロットシンボルは、データシンボルのいくつかに穴を開けることによって挿入することができる。他の実施形態においては、パイロットシンボルはダイバーシティアンテナ２０２からデータフィールドで送信される独立のウォルシュ符号を介して搬送されるようにしてもよい。
【００２２】
他の実施形態において、図６に示すように、ダイバーシティパイロットシンボルはダイバーシティアンテナ２０２から送信されたＭＡＣフィールドで搬送されるようにしてもよい。この場合のパイロットシンボルはＭＡＣフィールドで送信される独立のウォルシュ符号を介して搬送される。
【００２３】
本発明の更なる他の実施形態では、図７に示すように、ダイバーシティパイロットシンボルはダイバーシティアンテナ２０２から送信されたパイロットフィールドで搬送されるようにしてもよい。この場合のパイロットシンボルはパイロットフィールドで送信される独立のウォルシュ符号を介して搬送される。２つのパイロット送信を直交に保つために、ダイバーシティパイロットを非ダイバーシティアンテナ２００からのパイロットに使用されるものとは異なるウォルシュ符号で送信するのは有効なやり方である。
【００２４】
発明の代替の実施形態において、送信される信号（パイロット及びデータシンボルの両方）の散乱において時間変動を受けない静的なヌルパターンが移動体位置に形成されるのを防止するために、遅く時間変動する位相ローテーションが送信ダイバーシティ及び非送信ダイバーシティモードの双方において第２のアンテナから送信される信号に適用されるようにしてもよい。
【００２５】
当業者であれば、種々の実施形態においてここに説明された様々なシステム層、ルーチン又はモジュールは実行可能な制御装置であることは理解できるはずである。制御装置は、１以上の記憶装置内に含まれた実行可能な命令だけでなく、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、（１以上のマイクロプロセッサ又はコントローラを含む）プロセッサカード、又は他の制御若しくは計算機を含んでいてもよい。記憶装置は１以上のデータ及び命令を含む１以上の機械可読記憶媒体を含んでいてもよい。記憶媒体はダイナミック又はスタティック・ランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ又はＳＲＡＭ）、消去及びプログラム可能な読み取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的に消去及びプログラム可能な読み取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）及びフラッシュメモリ、固定、フロッピー（登録商標）、リムーバブルディスクのような磁気ディスク、テープ等の他の磁気媒体、並びにコンパクトディスク（ＣＤ）又はデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）のような光学媒体のような半導体メモリ装置等の異なる形式のメモリを含んでいてもよい。様々なシステム内の種々のソフトウェア層、ルーチン又はモジュールを構成する命令はそれぞれの記憶装置に格納されるようにすればよい。命令は、それぞれの制御装置によって実行されるとき、対応のシステムにプログラムされた動きを実行させる。
【００２６】
上記で開示された特定の実施形態は例示に過ぎず、発明は、一見異なっていても当業者には明らかな同等なやり方において修正され実行されてもよいが、この教示の利益を受けることには変わりない。さらに、特許請求の範囲に記載される事項以外の、ここに示された構造又は設計の詳細に制限することを意図するものではない。従って、上記の特定の実施形態が変更又は修正され得ることは明らかであり、そのような展開例は発明の範囲と精神内のものとみなされる。従って、保護範囲は特許請求の範囲に記載されるもので決められる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は従来の送信ダイバーシティ手法を用いる通信システムの様式化した代表例を示す図である。
【図２】図２Ａ及びＢは、それぞれ、送信ダイバーシティを用いない送信手法及び送信ダイバーシティを用いる送信手法の様式化した代表例を示す図である。
【図３】図３は時分割されたパイロット、ＭＡＣ及びデータシンボルを有する１ｘＥＶ−ＤＯスロットのダウンリンクの様式化した代表例を示す図である。
【図４】図４は１ｘＥＶ−ＤＯシステムにおいてスロットごとに送信ダイバーシティを用いる送信を様式化した代表例を示す図である。
【図５】図５は、ダイバーシティアンテナによって送信されるデータフィールドにおいて追加的パイロットを有する１ｘＥＶ−ＤＯのダウンリンクの様式化した代表例を示す図である。
【図６】図６は、ダイバーシティアンテナによって送信されるＭＡＣフィールドにおいて追加的パイロットを有する１ｘＥＶ−ＤＯのダウンリンクの様式化した代表例を示す図である。
【図７】図７は、ダイバーシティアンテナによって送信されるパイロットフィールドにおいて追加的パイロットを有する１ｘＥＶ−ＤＯのダウンリンクの様式化した代表例を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１００、１０２．アンテナ
２００、２０２．アンテナ
【図１】
2006033834.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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