(57)【要約】【課題】ＭＩＳＯトラフィックとＳＩＳＯトラフィックの両方が可能な混合モードスペクトル無線通信システムにおいて送信シナリオを取り決めること。【解決手段】送信器は、与えられた通信リンクのためのアンテナ多様化配置を決定し、送信シナリオを適用する。基地局は、遠隔局に、アンテナ多様化状況を問い合わせる。アンテナ多様化状況情報に応答して、基地局は、送信シナリオを決定し、適用する。ある実施例では、基地局は、複数のＳＩＳＯ移動局への合成ＭＩＭＯ送信を生成する。
2005516427.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局装置であって、
アンテナアレイと、
前記アンテナアレイに結合され、与えられた通信リンクの構成に基づいて送信シナリオを決定するように動作する多様化制御装置と
を備えた基地局装置。
【請求項２】
請求項１に記載の基地局装置において、
前記多様化制御装置は、移動局の多様化可能性について前記移動局に対して問い合わせを行い、前記移動局との第１の通信リンクを確立するように動作する基地局装置。
【請求項３】
請求項２に記載の基地局装置において、
前記多様化制御装置は、前記移動局のアンテナ構成と、前記基地局のアンテナ構成とにしたがって前記送信シナリオを決定するように動作する基地局装置。
【請求項４】
請求項３に記載の基地局装置において、
前記移動局が単一アンテナを備えている場合には、前記多様化制御装置は、単一アンテナによって前記移動局に送信するように動作する基地局装置。
【請求項５】
請求項３に記載の基地局装置において、
前記アンテナアレイの第１のアンテナ素子と第２のアンテナ素子との間に結合された遅延素子を更に備え、
前記移動局が単一アンテナを備えている場合には、前記第１および第２のアンテナ素子を用いて、前記移動局へと送信するように動作する基地局装置。
【請求項６】
請求項３に記載の基地局装置において、
前記アンテナアレイは、第１のアンテナ素子と第２のアンテナ素子とを備えており、
第１の期間の間、前記第１のアンテナ素子は第１の信号を送信し、前記第２のアンテナ素子は第２の信号を送信し、
第２の期間の間、前記第１のアンテナは前記第２の信号の関数である第３の信号を送信し、前記第２のアンテナは前記第１の信号の関数である第４の信号を送信するようにした基地局装置。
【請求項７】
請求項３に記載の基地局装置において、
第１のコード化ユニットと、
前記第１のコード化ユニットを前記アンテナアレイに結合させるスイッチング手段と
を更に備えた基地局装置。
【請求項８】
請求項１に記載の基地局装置において、
複数入力複数出力可能な受信器のために、前記送信シナリオは、チャンネル品質メトリックの関数として決定されるようにした基地局装置。
【請求項９】
請求項１に記載の基地局装置において、
前記送信シナリオは、受信器能力の関数として決定されるようにした基地局装置。
【請求項１０】
基地局装置において、
アンテナアレイと、
コンピュータ読み取り可能な指令を処理する制御プロセッサと、
前記制御プロセッサに結合され、複数のコンピュータ読み取り可能な指令を格納するように動作する記憶装置とを備え、
前記記憶装置は、
前記第１の通信リンクのアンテナ多様化状況を要求する第１のセットの指令と、
前記アンテナ多様化状況に応答して前記第１の通信リンクの第１の送信シナリオを決定する第２のセットの指令と、
前記第１の送信シナリオを前記第１の通信リンクに適用する第３のセットの指令と
を備えた基地局装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の基地局装置において、
複数入力複数出力可能な受信器のために、前記送信シナリオは、チャンネル品質の関数として決定されるようにした基地局装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載の基地局装置において、
アンテナ多様化状況は、前記第１の通信リンクの受信器における受信アンテナの数を含む基地局装置。
【請求項１３】
無線通信システムにおける通信の方法であって、
第１の通信リンクのためのアンテナ多様化状況情報を取得し、
前記アンテナ多様化状況情報に応答して前記第１の通信リンクの構成を決定し、
前記第１の通信リンクに送信シナリオを適用するようにした方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法において、
第２の通信リンクのためのアンテナ多様化状況情報を取得し、
このアンテナ多様化状況情報に応答して前記第２の通信リンクの第２の構成を決定し、
前記第２の通信リンクに第２の送信シナリオを適用するようにした方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法において、
前記第１の構成が単一受信アンテナ構成であり、前記第２の構成が複数受信アンテナ構成である場合には、前記送信シナリオは、前記第１の通信リンクのための信号に遅延をかけるようにした方法。
【請求項１６】
無線通信システムにおける送信シナリオを決定する方法を具現化したコンピュータ読み取り可能な媒体であって、
複数のモバイルユーザに対してアンテナ多様化状況を問い合わせ、
前記モバイルユーザの少なくとも１つからアンテナ多様化状況情報を取得し、
前記アンテナ多様化状況情報と調和した送信シナリオを適用するようにした媒体。
【請求項１７】
移動局装置であって、
チャンネル品質を決定するために動作するチャンネル品質測定ユニットと、
前記チャンネル品質測定ユニットに結合され、前記チャンネル品質に基づいて送信シナリオを決定するように動作する多様化制御装置と
を備えた移動局装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の移動局装置において、
前記チャンネル品質は、受信信号の干渉に対する搬送波の比の関数である移動局装置。
【請求項１９】
請求項１７に記載の移動局装置において、
チャンネル品質測定ユニットと前記多様化制御装置とに結合された受信器を更に備え、
前記送信シナリオと調和するように前記受信器を構成するようにした移動局装置。
【請求項２０】
無線通信システム内で通信を受信する方法であって、
通信信号を受信し、
前記受信した通信信号に基づいてチャンネル品質を測定し、
前記チャンネル品質に基づいて送信シナリオを決定するようにした方法。
【請求項２１】
無線通信システムであって、
送信アンテナ手段と、
前記送信アンテナ手段からの通信を受信するように動作する受信アンテナ手段と、
前記送信アンテナ手段に結合され、与えられた通信リンクの構成に基づいて送信シナリオを決定するように動作する多様化制御装置と
を備えた無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線データ通信に関連し、更に詳しくは、無線通信システムにおけるアンテナ多様化のための斬新で且つ改良された方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線送信の品質を改善するために、通信システムは、受信器に情報を通信する送信器にしばしば、複数の放射アンテナ素子を用いている。複数アンテナの使用は好ましい。というのも、無線通信システムは、干渉が制限される傾向にあり、複数のアンテナ素子を使用することによって、無線信号の変調および送信中にもたらされたシンボル間および同チャンネルによる干渉を減少させ、通信の品質を向上させるからである。さらに、送信器および受信器の両方において複数の素子アンテナアレイを用いることは、多元アクセス通信システムの能力を高める。
【０００３】
各システムは、単一アンテナ能力のみを有するユーザ端末を含む様々なアンテナ配置を適用しうる。他のユーザ端末は、複数のアンテナを有する。各タイプのユーザ用の通信は、それぞれ別に処理される。従って、混合モードシステムにおける高品質で効率的な通信に対するニーズがある。
【特許文献１】U.S.Patent No.5,109,390, "Diversity Receiver in a CDMA Cellular Telephone System"
【特許文献２】U.S.Patent No. 5,101,501, "Method and system for providing a SoftHandoff in a CDMA Cellular Telephone System"
【特許文献３】U.S.Patent No. 4,901,307, "SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS"
【特許文献４】U.S.Patent No. 5,103,459, "SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING WAVEFORMS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM"
【特許文献５】U.S.Patent Application Serial No. 091776,073, "CODING SCHEME FOR A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM," filed February 1, 2001
【特許文献６】U.S.Patent No. 5,280,472, "ODMA MIOCROCELLULAR TELEPHONE SYSTEM AND DISTRIBUTED ANTENNA SYSTEM THEREFOR," by Klein S. Gilhousen, issued Jan. 18, 1994
【非特許文献１】"A Simple Transmit Diversity Technique for Wireless Communications" by Siavash M. Alamouti, IEEE JOURNAL ON SELECT AREAS IN COMMUNICATIONS, VOL. 16, NO.. 8, OCTOBER 1998, pp. 1451-1458,
【非特許文献２】"A Novel Space-Time Spreading Scheme for Wireless ODMA Systems," by B.M.Hochwald, et al., Thirty-seventh Annual Allerlon Conference on Communication,Control and Computing, Sept. 22-24, 1999, pp. 1284-1293
【発明の開示】
【０００４】
無線通信システムにおける通信方法であって、第１の通信リンクのアンテナ多様化状況情報を取得し、前記アンテナ多様化状況情報に応答して、第１の通信リンクの構成を決定し、送信シナリオを、前記第１の通信リンクに適用する。
【０００５】
ある局面では、基地局は、アンテナアレイと、多様化制御装置とを備えている。多様化制御装置は、アンテナアレイに結合され、与えられた通信リンクの構成に基づいて送信シナリオを決定するように動作する。
【０００６】
別の局面では、基地局は、コンピュータ読み取り可能な指令を処理する制御プロセッサと、この制御プロセッサに結合され、複数のコンピュータ読み取り可能な指令を格納する記憶装置とを備えている。この指令は、第１のセットの指令と、第２のセットの指令と、第３のセットの指令とを含んでいる。第１のセットの指令は、前記第１の通信リンクのアンテナ多様化状況を要求する。第２のセットの指令は、前記アンテナ多様化状況に応答して、前記第１の通信リンクの第１の送信シナリオを決定する。第３のセットの指令は、前記第１の送信シナリオを前記第１の通信リンクに適用する。
【０００７】
更に別の局面では、無線通信システムは、第１の受信アンテナ、第１の受信アンテナに結合された第１および第２の相関器、第２の受信アンテナ、第１の受信アンテナに結合された第３および第４の相関器、第１および第３の相関器に結合された第１の結合器、および第２および第４の相関器に結合された第２の結合器を備えた基地局を備えている。ある実施例によると、第１のコードが前記第１の相関器に適用され、前記第１のコードとは異なる第２のコードが前記第２の相関器に適用され、前記第１のコードが前記第３の相関器に適用され、前記第２のコードが前記第４の相関器に適用される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
送信器と受信器との両方において複数の素子アンテナアレイを使用することは、複数アクセスシステムの能力を高めるための効果的な技術である。複数入力複数出力（ＭＩＭＯ：Multiple Input-Multiple Output）を使って、送信器は、同一の搬送周波数における複数の独立したデータストリームを、ユーザへ送ることが可能である。信号ノイズ比ＳＮＲが高い場合には、スループットの増加は、単数入力複数出力（ＳＩＭＯ：Single Input-Multiple Output）、または受信多様性がない場合には、単数入力単数出力（ＳＩＳＯ：Single Input Single Output）で動作する単一送信システムのスループットのＮ倍になる。ここで、Ｎ＝ｍｉｎ（Ｎｔ，Ｎｒ）である。
【０００９】
あるシステムでは、混合されたユーザ端末タイプをサポートすることが望ましい。例えば、音声サービスのために設計された端末は、受信および送信用の単一のアンテナのみを使用する。他の装置は、多くの受信アンテナ、場合によると同様に多くの送信アンテナをも使用しうる。混合されたモード動作をサポートするために、基地局は、送受信する多数のアンテナを装備する必要がある。図３に示すテーブルは、ＳＩＳＯ、ＳＩＭＯ、ＭＩＳＯ（複数入力単数出力：Multiple Input Single Output）、およびＭＩＭＯ可能なネットワークでサポートされうるＭＩＭＯを含む端末トラフィック用の動作モードのマトリクスを与えている。
【００１０】
複数アクセスシステムでは、全４モードの動作がサポートされることが望ましい。性能上の理由から、可能な場合はいつでも多様化技術（すなわち、ＳＩＭＯおよびＭＩＳＯ）を適用することが望ましい。なぜなら、これらのスキームは、一般的にＳＩＳＯよりも性能が優れているからである。逆方向リンクとも称されるアップリンクでは、多様化技術は、基地局において、複数の受信アンテナを配置することによってサポートすることができる。しかしながらダウンリンクでは、単一受信アンテナ装置（すなわちＭＩＳＯ）へ送信する場合、送信多様性のいくつかの形態が使用されることを含んでいる。ＭＩＳＯ動作は、ＳＩＳＯ動作とは異なる受信器処理を必要とするので、あるシステムが、端末の一部のためのＳＩＳＯ動作をもサポートする要求を持つことも可能である。
【００１１】
時分割多元アクセスＴＤＭＡおよび周波数分割多元アクセスＦＤＭＡシステムでは、別々の時間スロットまたは周波数におけるサービスを提供することによって、ＳＩＳＯダウンリンクトラフィックを、残りのトラフィックから分離することが可能である。従って、混合モード動作は、これらのシステムにおいて比較的適用させやすい。
【００１２】
ＣＤＭＡシステムでは、ＳＩＳＯトラフィックを、他のモードを用いているモードから分離することは容易ではない。ＣＤＭＡシステムでは、ユーザには、ＦＤＭＡケースにおける周波数サブチャンネル、またはＴＤＭＡケースの時間スロットに類似した関数を実行する異なる拡散コードが割り当てられる。場合によっては、この拡散コードは、他のユーザからの干渉がゼロになるような相互直交に設計される。チャンネルが分散的ではない（すなわち、解決できる複数経路がない）限りは、この直交特性が継続し、ユーザは他のユーザと干渉しない。この場合、あるコードチャンネルのユーザがＳＩＳＯを使用し、他のコードチャンネルのユーザがＭＩＳＯまたはＭＩＭＯを使用することが可能である。しかしながら、チャンネルが時間分散的になる場合には、直交性が失われ、他のユーザからの干渉出力はもはやゼロにはなり得ない。チャンネルは、１つ以上の拡散チップ期間によって互いに異なる複数経路信号伝搬の結果として分散される。伝搬経路が、１つ以上の拡散チップによって期間が異なっている場合、当該技術分野で良く知られており、特許文献１にその詳細が記載されているＲＡＫＥ受信器を使って別個に復調することが可能である。特許文献１は、本発明の譲受人に譲渡されており、ここでは参考文献として組み込まれている。さらに、複数経路伝搬を経た信号を復調するために、イコライザ受信器構造を使用することも可能である。
【００１３】
伝統的なＣＤＭＡシステムでは、ダウンリンクにおける直交性の喪失は、必ずしも悲劇的結末をもたらさない。というのも、信号及び干渉の項は、遅延成分の各々に関連付けられているからである。チャンネル応答が以下のようであると仮定する。  
Ｈ1（ｔ）＝ｈ0,0（ｔ）＋ｈ0,1（ｔ−Ｔ）  
ここで、ｈ0,0は直接経路であり、ｈ0,1は送信アンテナ０とユーザ端末アンテナとの間の反射経路である。さらに、ｈ0,0と、ｈ0,1との関連性が低いと仮定しよう。この場合、ＲＡＫＥ受信器は本質的に適合したフィルタであるので、平均ＳＮＲ比であるγは、  
【数１】
2005516427.tif 000003
【００１４】
の通り表される。
【００１５】
ここで、Ｗは動作帯域幅、Ｒはデータ速度、Ｉ0はダウンリンクの合計出力、φはユーザに割り当てられた合計出力の割合、ηは熱ノイズ出力である。更に、以下に示す式（２）および式（３）が定義される。  
【数２】
2005516427.tif 000004
【数３】
2005516427.tif 000005
【００１６】
ここで、Ｅ｛  ｝は、期待値を意味している。
【００１７】
式（１）のＳＩＳＯ  ＳＮＲ式の検査は、仮にチャンネルの直接および反射経路が直交性を破壊した場合であっても、暗黙の多様性の型式を提供することを示している。すなわち、［  ］内の第１項の分母における干渉出力βＩ0は、第２項の分子における信号出力で等しく関連付けられる。同様な関係が、他の経路にも存在する。データ速度と出力割り当てが適切にマッチしており、遅延拡散による干渉出力が、全体の誤り率にさほど寄与していないものと仮定しよう。すなわち、主要なエラーイベントは、両方の経路がノイズへと減衰して行く場合である。
【００１８】
さて、他の送信アンテナが、ＭＩＳＯ及び／又はＭＩＭＯを適用しているユーザを受け入れるために用いられた場合、ＳＩＳＯ受信器に何が起こるかを考えてみる。上述したものと類似のチャンネルモデルを第２の送信アンテナのために使用することによって、チャンネル応答の結果は  Ｈ1（ｔ）＝ｈ1,0（ｔ）＋ｈ1,1（ｔ−Ｔ）となる。また、ＲＡＫＥ受信器出力におけるＳＮＲは、式（４）の通りとなる。
【数４】
2005516427.tif 000006
【００１９】
式（４）で与えられたＳＩＳＯ  ＳＮＲを検査することによって、送信アンテナ１からの出力Ｉ1は、［  ］内の両項の分母において独立して減衰する干渉項に存在する。この場合、主要なエラーイベントは、アンテナ１から出射された干渉出力に対応して減衰しているアンテナ０からの望ましい信号である。従って、混合モード動作（すなわち、ＭＩＭＯ及び／又はＭＩＳＯユーザ、更にはＳＩＳＯユーザと通信しているある送信器）では、追加アンテナからの干渉出力がＳＩＳＯ端末の性能を深刻に低下させる。
【００２０】
ある実施例では、混合モードサービスが提供されている場合、ＣＤＭＡシステムが、送信多様性の型式（例えばＭＩＳＯ）を使い、単一の受信アンテナユーザを受け入れることによってこの問題を解決する。この問題を解決するための様々な別のＭＩＳＯアプローチがここに記載されている。
【００２１】
図１は、多くのユーザをサポートし、本発明の少なくともいくつかの局面を実施可能な通信システム１００を示す図である。システム１００は、多くのセル１０２Ａ〜１０２Ｇに対する通信を提供する。各セル１０２Ａ〜１０２Ｇは、それぞれ対応する基地局１０４Ａ〜１０４Ｇによってサービスが提供されている。典型的な実施例において、基地局１０４のいくつかは、複数の受信アンテナを備えており、他の基地局は、単数の受信アンテナを備えている。同様に、基地局１０４のいくつかは、複数の送信アンテナを備えており、他の基地局は、単数の送信アンテナを備えている。送信アンテナと受信アンテナとの組み合わせに関する制約はない。従って、基地局１０４が複数の送信アンテナと単数の受信アンテナを備えることも、複数の受信アンテナと単数の送信アンテナを備えることも、共に単数または複数の受信アンテナと送信アンテナを備えることも可能である。
【００２２】
カバー範囲における端末１０６は、固定式（すなわち、据え付け式）または移動式でありうる。図１に示すように、様々な端末１０６がシステムにわたって分散している。各端末１０６は、少なくとも１つ、場合によってはそれ以上の基地局１０４と、例えばソフトハンドオフが適用されているか、この端末が複数の基地局からの複数の送信を（同時にまたは逐次）受信するように設計され動作するかに基づく任意の瞬間においてダウンリンクおよびアップリンクで通信する。ＣＤＭＡ通信システムにおけるソフトハンドオフは、当該技術分野では良く知られており、特許文献２にその詳細が記載されている。特許文献２は、本発明の譲受人に譲渡されており、本明細書に参考文献として組み込まれている。
【００２３】
ダウンリンクは、基地局から端末への送信に関し、アップリンクは、端末から基地局への送信に関する。典型的な実施例では、端末１０６の幾つかは、複数の受信アンテナを備えており、他は、単数のみの受信アンテナを備えている。同様に、端末１０６の幾つかは、複数の送信アンテナを備えており、他は、単数の送信アンテナを備えている。送信アンテナと受信アンテナとの組み合わせに関する制約はない。従って、端末１０６が複数の送信アンテナと単数の受信アンテナを備えることも、複数の受信アンテナと単数の送信アンテナを備えることも、共に単数または複数の受信アンテナと送信アンテナを備えることも可能である。図１において、基地局１０４Ａは、ダウンリンクによってデータを端末１０６Ａ、１０６Ｊに送信し、基地局１０４Ｂは、データを端末１０６Ｂ、１０６Ｊに送信し、基地局１０４Ｃは、データを１０６Ｃ等に送信する。
【００２４】
送信器及び／又は受信器において複数のアンテナを使うことは、アンテナ多様性として参照される。図２は、送信器における複数アンテナの物理的配置を示している。４つのアンテナがそれぞれ隣接するアンテナから距離「ｄ」をおいて配置されている。水平線は基準方向を与えている。送信角度は、この基準に関して測定される。角度「  」は、例示された２次元平面内の基準に関した伝搬経路の角度と一致している。この基準に関する角度の範囲もまた例示されている。伝播の位置及び角度は、アンテナ配置の送信パターンを定義する。送信アンテナの多様化によって、指向性アンテナが、特定ユーザ向けの光線を形成することか、または構成成分を認識するために受信器向けに十分分離された複数経路信号を形成することが可能となる。
【００２５】
受信器もまた、アンテナの多様化を適用することができる。ある実施例では、ＲＡＫＥ受信器が複数経路の信号を並行して処理し、個々の信号を合成して、より強力な合成信号を形成する。与えられた通信リンクのために、受信器及び／又は送信器は、ある種のアンテナ多用性を適用しうる。
【００２６】
多様性受信は、システムのＳＮＲを改善するための複数信号の結合に関する。時間多用性は、ＩＳ−９５  ＣＤＭＡシステムのためのシステム性能を改善するために使用される。一般に、市街地における建物やその他の障害物は、信号を散乱させる。さらに、幾つかの受信波間の干渉によって、アンテナにおける合成信号は、急速で深い減衰に曝されている。平均的な信号強度は、自由空間経路損失の下で４０から５０ｄＢでありうる。減衰は、都市において建物が密集している地域で最も深刻である。これらの地域では、信号包絡線は、短い距離ではＲａｙｌｅｉｇｈ分布に、長い距離では、対数正規分布にそれぞれ従う。
【００２７】
多様化受信技術は、減衰の効果を減少し、送信器の出力もチャンネル帯域幅も増加することなく通信の信頼性を高めるために使用される。
【００２８】
多様化受信の基本的思想は、仮に２つ以上の独立した信号のサンプルが取得された場合には、これらのサンプルは、相関なく減衰するであろうということである。これは、与えられたレベル以下に全てのサンプルが同時に存在する確率は、いくつかの個々のサンプルがそのレベル以下にある確率よりも遥かに低いことを意味している。Ｍ個のサンプルが全て同時にそのレベル以下にある確率は、１つのサンプルがそのレベル以下にある確率ｐを用いて、ｐＭと表される。従って、種々のサンプルの適当な組み合わせからなる信号は、個々のサンプルよりもはるかに厳しくない減衰特性を有していることがわかる。
【００２９】
原則として、多様化受信技術は、各アプリケーションともに対処を要する異なる問題点を持っているけれども、基地局か移動局かの何れかに適用することができる。一般に、多様性受信器は、移動局の代わりに基地局で使用される。特に、複数の受信器が必要な場合には、多様性結合器のコストは高くなる。また、移動局の出力は、バッテリ寿命によって制限される。しかしながら、基地局は、移動局に対するカバー範囲を改善するために、その出力またはアンテナ高さを増大することができる。ほとんどの多様化システムは、送信器の代わりに受信器に実装される。というのも、受信器多様化システムを適用するために追加の送信器出力が必要ないからである。移動局と基地局との間の経路は、ほぼ相関していると考えられるので、移動局に実装された多様化システムは、基地局に実装された多様化システムと同様に動作する。
【００３０】
複数経路問題を解決する方法は、他の変調方法（ＡＭまたはＦＭ）を用いた送信器に変調された広帯域疑似ランダムシーケンスを用いている。この疑似ランダムシーケンスは、時間シフトバージョンがほとんど未相関である特性を持っている。従って、複数経路を介して送信器から受信器へ伝搬する信号（故に、複数の異なる時間が遅延する）は、疑似ランダムシーケンスの複数時間シフトバージョンで受信信号を相関探知することによって、別個に減衰する信号に分解される。受信器では、出力がタイムシフトされ、多様化結合器に入る前に、遅延ラインを介して送られねばならない。この受信器はＲＡＫＥ受信器と呼ばれている。というのも、そのブロック図が、庭傾斜のように見えるからである。
【００３１】
ＣＤＭＡシステムが携帯システム用に設計された場合には、直交Ｗａｌｓｈ関数の固有の広帯域信号は、減衰の効果を低減し、クレイムされた１０：１のアナログ携帯を介したＣＤＭＡのスペクトル効率改善に対して一部寄与しているＲＡＫＥ受信器を実装するために必然であった。
【００３２】
ＣＤＭＡシステムでは、帯域幅（１．２５から１５ＭＨｚ）が、携帯、またはパーソナル通信システムＰＣＳチャンネルの干渉性帯域幅よりも広い。従って、複数経路成分が受信器において分解される場合には、遅延ラインの各タップからの信号は、互いに相関していない。受信器は、その後、結合スキームの何れかを用いてそれらを結合することができる。その後、ＣＤＭＡシステムは、チャンネルの複数経路特性を利用するという利点を生かして、システムの動作を改良する。
【００３３】
使用された結合スキームは、ＲＡＫＥ受信器の性能を制御する。受信器設計における重要なファクタは、受信器内の信号を、送信された信号のそれと一致するように同期させることである。隣接したセルもまた、Ｗａｌｓｈコードにおける異なった時間遅延を持った同一の周波数であるので、全体のＣＤＭＡシステムは、厳しく同期される必要がある。
【００３４】
ＲＡＫＥ受信器は、複数の相関器を使い、強い順にＭ個の複数経路成分を分離して検出する。複数経路成分の相対的な振幅と位相とは、受信された波形を、信号の遅延バージョン、あるいはその逆で相関付けることによって見出される。複数経路成分におけるエネルギーは、それらの強度に比例する（遅延補償された）複数経路成分を結合することによって、効果的に回復することができる。この結合は、多様化の型式であり、減衰の低減に役立つ。Δｔ＝１／ＢＷ未満の相対遅延の複数経路成分は分解されず、仮に存在する場合には、減衰に寄与する。この場合、順方向エラー補正コードと、出力制御スキームとが、減衰の効果を低減する支配的な役割を果たす。
【００３５】
Ｍ個の相関の出力をＺ１，Ｚ２，・・・，ＺＭそれぞれに対応する出力の重みをａ１，ａ２，・・・，ａＭのように表すことによって、合成信号  
【数５】
2005516427.tif 000007
【００３６】
は、  
【数６】
2005516427.tif 000008
【００３７】
のように与えられる。重み係数は、各相関器出力からの出力またはＳＮＲに基づいている。仮に、特定の相関器からの出力またはＳＮＲが小さい場合には、小さな重み係数が割り当てられる。重み係数ａｋが、例えば  
【数７】
2005516427.tif 000009
【００３８】
に示すように、係数の和が一定になるように相関器の出力信号出力に規格化される。
【００３９】
ＣＤＭＡ携帯／ＰＣＳシステムでは、順方向リンク（ＢＳからＭＳ）は、３指ＲＡＫＥ受信器を使い、逆方向リンク（ＭＳからＢＳ）は、４指ＲＡＫＥ受信器を使う。ＩＳ−９５  ＣＤＭＡシステムでは、複数経路パラメータの検出および測定は、探索受信器によってなされる。探索受信器は、到来した信号を、Ｉ−およびＱ−チャンネルのＰＮコードの部分と比較するようにプログラムされている。受信ユニットにおける複数経路の到達は、異なる時間に発生する相関ピークとして自分自身を示している。ピークの大きさは、経路信号の包絡線に比例する。第１の到達に関連している各ピークの時間は、経路の遅延の測定を提供する。
【００４０】
ＰＮチップレートである１．２２８８Ｍｃｐｓは、０．８１４μsの時期間隔で複数経路成分の分割を可能とする。基地局の全てが、コード位相オフセットが異なるのみの同じＩおよびＱ  ＰＮコードを用いているので、複数経路成分のみならず、他の基地局もまた選択された基地局に対応したコードの一部を用いた相関（到着時間の異なる探索窓）によって検出される。探索受信器は、強い複数経路成分及び／又は基地局信号のテーブルを、可能な多様化結合またはハンドオフの目的のために維持する。このテーブルは、到着の時間、信号強度、および対応するＰＮコードオフセットを含んでいる。
【００４１】
逆方向リンクでは、特定の携帯送信器を追跡するように割り当てられた基地局の受信器が、ＩコードおよびＱコードの到着回数を使って、その基地局と連携しているユーザからの移動信号を識別する。同一のＩコードおよびＱコードのオフセットを用いた移動信号から、基地局における探索受信器は、その目的のための独特の特別なプレアンブルの手段によって、望ましい移動信号を区別することができる。呼出が進行すると、この探索受信器は、移動ユニットから基地局への複数経路成分の強度をモニタし、多様性結合を介することによって、１つ以上の経路を使用することができる。
【００４２】
図３は、基地局とユーザ端末または移動局との間の与えられた通信リンク用の幾つかのアンテナ多用化スキームを示している。２つのトランシーバ間の通信リンクは、一般的に２つの方向経路、例えば、基地局からユーザ端末への順方向リンクＦＬと、ユーザ端末から基地局への逆方向リンクＲＬとを含んでいる。送信器から受信器への通信リンクのある経路を考慮されたい。図３に示すように、経路のために４つの可能な構成タイプ、すなわち、単数入力単数出力ＳＩＳＯと、単数入力複数出力ＳＩＭＯと、複数入力単数出力ＭＩＳＯと、複数入力複数出力ＭＩＭＯとがある。各構成タイプは、与えられた通信リンクの１つの経路を記述している。ここで、ある経路のための送信器は、他の経路のための受信器である。逆もまた同様である。
【００４３】
Ｎｒで示す受信アンテナの数は、Ｎｔで示す送信アンテナの数に必ずしも等しい必要はないことに留意されたい。従って、ＲＬは、ＦＬとは異なる構成を持ちうる。しかしながら、実際に、基地局は、無線装置の増加にともない、単一送信アンテナを利用することはないであろう。音声のみの能力のために、ユーザ端末における単一受信アンテナは極めて一般的である。
【００４４】
図３に示すように、ＳＩＳＯ構成は、送信器において単一送信アンテナを、受信器において単一受信アンテナを適用している。さらに、単一送信アンテナのみを備えた送信器を考慮すると、ＳＩＭＯ構成は、１以上であるＮｒ個の受信アンテナを受信器に適用している一方、送信器は単一送信アンテナを備えている。受信器において複数アンテナを使用することによって、アンテナ多様性に対して、より高い受信性能を与える。受信器において複数アンテナによって受信された信号は、その後、予め定めた結合技術にしたがって処理される。例えば、受信器は、レーキの指のように受信信号が並列で処理されるＲＡＫＥ受信器メカニズムを組み込んでいる。与えられたシステム及び／又は無線装置の要求と制約に特有な別の方法が適用されうる。
【００４５】
図３に示すように、ＭＩＳＯ構成は、１以上であるＮｔ個の送信アンテナを送信器に適用している一方、受信器は単一受信アンテナを備えている。基地局のように送信器におけるアンテナ多様性は、複数経路減衰の効果を低減することによって、より高い受信性能を与える。送信器において複数アンテナを使用することによって、追加の信号経路を導入し、受信器における減衰のインパクトを増大させる傾向になる。多様化は、基本的には、送信信号の複数のレプリカを結合する。複数減衰チャンネルを介して受信された冗長な情報の結合は、受信した信号ノイズ比（ＳＮＲ）の全体を増大させる傾向になる。
【００４６】
最後の構成であるＭＩＭＯは、送信器および受信器において複数の、すなわちＮｔ×Ｎｒ  ＭＩＭＯのアンテナを配置する。送信器は、同一の搬送周波数における複数の独立したデータストリームを、与えられたユーザに送る。ＭＩＭＯ通信リンクは、（Ｎｔ×Ｎｒ）の個別のリンクを持っている。高ＳＮＲでは、スループットの増加は、ＳＩＭＯシステム、あるいはＳＩＳＯシステムのように受信多様性を備えていないシステムとして構成された単一送信システムのスループットのＮ倍に近づく。ここで、Ｎは、送信器または受信器におけるアンテナの最小数に等しい。すなわち、Ｎ＝ｍｉｎ（Ｎｔ，Ｎｒ）である。
【００４７】
一般に、受信器における多様性結合方法は、以下の４つのカテゴリ、すなわち、選択、最大比結合ＭＲＣ、等ゲイン結合、フィードバック多用性のうちの１つになる。多様性結合方法は、以下に示す通りである。
【００４８】
図４は、複数の送信Ｔｘアンテナを持つ混合モード無線通信システムの構成を示している。通信リンクは、各送信アンテナと各受信アンテナとの間に存在する。２タイプの構成が、種々の経路、すなわちＭＩＳＯとＭＩＭＯに対して示されている。図示するように、送信器は、両リンクに対して複数の送信アンテナを使用する。複数のアクセスシステムが、図３に示す全４つの構成を含みうることに留意されたい。アンテナ多様化により、通信の品質を向上し、システムの能力を高めるので、殆どの通信リンクは、ＭＩＳＯ及び／又はＭＩＭＯとなるであろう。一般に、アンテナ多様化は基地局で考慮される一方、混合モードシステムでは、ユーザ端末が、様々なアンテナ配置と処理方法とを適用しうる。従って、基地局にとって、各ユーザ端末への通信リンクの各タイプを識別し、それに従って通信を処理する必要がある。すなわち、基地局は、ＭＩＳＯ、ＭＩＭＯ、及びＳＩＳＯ構成をサポートすることが要求される。
【００４９】
時分割多元アクセスＴＤＭＡと、周波数分割多元アクセスＦＤＭＡとでは、受信多用性を備えていない、すなわち単一受信アンテナのユーザ端末に対するタイプシステム通信は、他のトラフィックから分割されうる。ＴＤＭＡおよびＦＤＭＡシステムでは、混合モード動作は、比較的容易に適用される。コード分割多元アクセスＣＤＭＡシステムのような拡散スペクトルタイプの通信システムでは、ユーザは、ＦＤＭＡシステムにおけるサブチャンネルや、あるいはＴＤＭＡシステムにおけるタイムスロットに関数が類似した異なる拡散コードに割り当てられる。「ｃｄｍａ２０００規格」として称されている  
「TIA/EIA/IS-2000 Standards for cdma2000 Spread Spectrum Systems」は、ＣＤＭＡシステムに対する仕様を提供する。ＣＤＭＡシステムにおける動作は、特許文献３および特許文献４に記載されている。両特許ともに本願の譲受人に譲渡されており、両文献はここでは参考文献として組み込まれている。
【００５０】
ＣＤＭＡシステムのある実施例では、近傍の干渉を取り除くことができるように、拡散コードが相互に直交するように設計される。通信チャンネルが非分散的である一方、直交特性が維持し、ユーザはお互いに干渉しない。混合モードシステムでは、このような条件の元、あるコードを使ってＳＩＳＯ通信リンクで通信することが可能である。また、他のコードを使ってＭＩＳＯまたはＭＩＭＯ通信リンクでも通信する。通信チャンネルが分散的になった時には、直交性が失われ、他のユーザからの干渉出力を導く。
【００５１】
図５は、１つの基地局ＢＳ１２と、４つのユーザ端末または移動局ＭＳｓ，ＭＳ１  １４，ＭＳ２  １６，ＭＳ３  １８，ＭＳ４  ２０を備えた混合モードシステム１０のある実施例を示している。通信リンクがＢＳ１２と、各移動局１４，１６，１８，２０との間に示されている。ＢＳ１２は、Ｍ個の送信アンテナを有している。各通信リンクは、ＦＬとＲＬとを含んでいる。ＦＬ通信リンク構成は、ＭＳ１  １４に対するＳＩＳＯ構成を含んでいる。ここで、ＭＳ１  １４は、ＳＩＳＯ通信に限定された音声のみの装置である。ＭＳ１  １４への通信は、独自の拡散コードを用いて処理され、ＳＩＳＯ通信を分離する。あるいは、ＢＳ１２からの他のトラフィックとは別の搬送周波数で処理される。ＭＳ２  １６とのＦＬ通信リンクは、ＭＩＳＯ構成である。ここで、ＭＳ２  １６は、単一受信アンテナを備えている。ＭＳ２  １６は、複数の受信信号を結合し、送信された情報を決定する。一般的に、種々の方法のうちの何れかは、そのような信号処理に用いられる。幾つかの結合方法が、以下に述べられる。ＭＳ３  １８およびＭＳ４  ２０とのＦＬ通信リンクは、各ＭＩＭＯ構成である。ここで、ＭＳ３  １８は、Ｎ個の受信アンテナを備え、ＭＳ４  ２０は、Ｍ個の受信アンテナを備えている。ＭＳ３  １８とＭＳ４  ２０では、様々な受信処理方法が有効である。
【００５２】
図６に示すように、システム１０は、チャンネルモデル２２を有したＣＤＭＡ無線通信システムである。チャンネルモデル２２は、ＢＳ１２とＭＳ４  ２０との間の通信リンクを作成するために使用される。転送機能は、転送機能がリンクを表現している１セットの方程式として表されるチャンネルモデル２２として使用されうる。
【００５３】
図７は、継続した時間の間、  
【数８】
2005516427.tif 000010
【００５４】
個の入力と  
【数９】
2005516427.tif 000011
【００５５】
個の出力を有する線形ＭＩＭＯフィルタ２６を持つＭＩＭＯチャンネルのモデル２４を示している。線形ＭＩＭＯフィルタ２６は、線形関数  
【数１０】
2005516427.tif 000012
【００５６】
からなる
【数１１】
2005516427.tif 000013
【００５７】
行列Ｈ（ｔ）によって定義される。一般に、  
【数１２】
2005516427.tif 000014
【００５８】
は、未知の線形関数である。線形ＭＩＭＯフィルタ２６は、  
【数１３】
2005516427.tif 000015
【００５９】
無線チャンネルを表している。このＭＩＭＯフィルタ２６を介して、  
【数１４】
2005516427.tif 000016
【００６０】
個の送信信号が、  
【数１５】
2005516427.tif 000017
【００６１】
個の受信アンテナに向かって通過して行く。これらの無線チャンネルは、チャンネルインパルス応答  
【数１６】
2005516427.tif 000018
【００６２】
によって特徴付けられる。モデル  
【数１７】
2005516427.tif 000019
【００６３】
に対する入力信号は、  
【数１８】
2005516427.tif 000020
【００６４】
帯域に限定された送信信号を表す  
【数１９】
2005516427.tif 000021
【００６５】
列ベクトルであり、モデル  
【数２０】
2005516427.tif 000022
【００６６】
からの出力信号は、スイッチＴによって示されるｔ＝Ｔ、２Ｔ、Ｋでサンプルされた  
【数２１】
2005516427.tif 000023
【００６７】
列ベクトルである。なお、ここで、各送信信号の帯域幅は、１／Ｔ未満かそれに等しい。受信信号は、  
【数２２】
2005516427.tif 000024
【００６８】
列ベクトル  
【数２３】
2005516427.tif 000025
【００６９】
によって表される付加的な摂動信号を含む。付加的な摂動信号は、加算ノード２８で追加される。入力信号  
【数２４】
2005516427.tif 000026
【００７０】
、チャンネルＨ（ｔ）、摂動  
【数２５】
2005516427.tif 000027
【００７１】
、および出力信号  
【数２６】
2005516427.tif 000028
【００７２】
の間の関係は、  
【数２７】
2005516427.tif 000029
【００７３】
で与えられる。ここで、＊は、コンボルーションを表す。別のモデルもまた、チャンネルを記載するために使用されうる。
【００７４】
ある実施例における混合モード動作のために、基地局は、基地局はユーザ端末とやりとりを行い、端末のアンテナ多様化状況を決定する。上述したように、受信器で使用されている処理には、一般に４タイプの組み合わせがある。選択多様性は、複数アンテナを持つ受信器に適用されている。ここでは、複数の受信信号のうち最良の信号が選択される。図８は、１つの送信アンテナ４２を備えた送信器４０を有した選択多様性を適用している通信システムを示す図である。送信器４０は、それぞれアンテナアレイ４６内のアンテナに結合されているＮｒ個の指を持つＲＡＫＥ受信器４４と通信する。ＲＡＫＥ受信器４４は、Ｎｒ個のアンテナ信号を選択ユニット４８に出力する。選択ユニットは、信号をサンプリングし、出力として最良のものを提供する。ここで、最良の信号は、ＳＮＲのような品質メトリックによって決定される。別のメトリックもまた、システム構成や制約に基づいて使用されうる。図８の選択多用性動作は、基地局または移動局において適用されうる。
【００７５】
ＭＲＣと称される受信多様性の第２の方法は、各受信信号に対する重み付けを適用している。ＭＲＣシステムのある実施例が、図９に示されている。このシステムは、単一アンテナ６２を持つ送信器６０を含む。受信器は、それぞれアンテナアレイ６６のアンテナに結合された複数のゲイン増幅器６４を有している。各受信信号は、信号のＳＮＲ値に比例して重み付けられる。ここで、受信信号の値は、対応するゲイン増幅器６４に対して制御を行う。重み付けられた値はその後加算される。個々の信号は、加算される前に、同調及び加算ユニットによって同調される。ユニット６６の出力のＳＮＲは、各分岐ＳＮＲの和に等しい。ここで、結合されたＳＮＲは、受信アンテナの数Ｎｒに直線的に変化する。このＭＲＣ結合方法は、ＲＡＫＥタイプの受信器を備えたＣＤＭＡシステムにおいて共通して使用される。受信多用化の第３の方法は、ＭＲＣの変形または簡素化である。ここで、ゲインは、ある一定値に等しく設定される。
【００７６】
受信多様化の最後の方法は、フィードバック多様化と称されており、選択多様化と類似している。受信器は、受信信号を精査し、予め定めた基準に基づいて最良の信号を決定する。この信号は、しきい値を超える信号が見つかるまで固定されたシーケンスに従って精査される。この信号は、しきい値を超えている限りは使用される。選択された信号がしきい値を下回った場合には、この精査処理が再度実行される。
【００７７】
種々の無線装置、アンテナ配置、および送信／受信処理方法が与えられることによって、個々のシステムの気まぐれと同様に、基地局は、少なくとも受信器に関する最良の情報量を必要とする。図５に示すように、ＢＳ１２は、各ＭＳｓ  １４，１６，１８，２０とのアクティブな通信の開始に関するアンテナ多様化状況情報を必要とする。
【００７８】
無線通信システム、およびＣＤＭＡシステムは特に、アンテナ、周波数、または時間的な多様性、またはそれらの組み合わせを適用した多くの異なる通信モードで動作しうる。この通信モードは、例えば「多様化」通信モードと、「ＭＩＭＯ」通信モードを含みうる。
【００７９】
多様化通信モードは、多様化を用いることによって、通信リンクの信頼性を向上する。「純粋な」多様化通信モードとも称されている多様化通信モードの共通したアプリケーションでは、全ての有効な送信アンテナから、受信者の受信システムへとデータが送信される。この純粋な多様化通信モードは、例えばデータ速度要求が低い場所、またはＳＮＲが低い場合、またはこれら両方とも当てはまる場合に使用される。
【００８０】
図１０および図１１は、多様化モード動作を送信するために構成された拡散スペクトル通信システム２００を示す図である。図１０に示されているのは、送信器２０２から受信器２１２への順方向リンクのための送信経路である。基地局でありうる送信器２０２では、
送信用のデータが、個々のデータストリームとして、複合乗算器２０４，２０６に与えられる。複合乗算器２０４，２０６の各々には、独特のコードが加えられる。第１のコードｃ１は、乗算器２０４に加えられ、第２のコードｃ２は、乗算器２０６に加えられる。乗算器２０４では、信号ｄがコードｃ１によって拡散され、乗算器２０６では、信号ｄがコードｃ２によって拡散される。そして、複合乗算器２０４，２０６の各々は、送信アンテナ２０８，２１０にそれぞれ結合される。このように、信号ｄは、各アンテナ毎に独特の拡散コードによって拡散される。アンテナ２０８は、拡散データ信号の一つを送信する。一方、アンテナ２１０は、他の拡散データ信号を送信する。受信器２１２は、２つのアンテナ２１４，２１６を備えている。
【００８１】
図１０には４つの送信経路が示されている。各送信経路は、特性関数、またはｈi,jによって表現されるシグニチャを備えている。ここで、ｉは、送信アンテナに対応したインデクスであり、ｊは、受信アンテナに対応したインデクスである。すなわち、各送信アンテナと受信アンテナとの対に対して経路が存在する。
【００８２】
データ信号ｄは、データストリームの一部でありうる。また、音声通信や高速データ通信のように待ち時間の少ない送信を含むあらゆるタイプの送信情報を表現しうる。ある実施例では、このデータストリームは、パケット化されたデータである。ここでは、個々のデータストリームが、乗算器２０４，２０６の各々に対して提供される。その後、受信器では、送信されたデータストリームが事前送信シーケンスに復元される。送信アンテナ２０８，２１０は、拡散信号を受信器２１２に送信する。
【００８３】
図１１に示された受信器では、送信された信号がアンテナ２１４，２１６において受信される。受信器２１２は、送信アンテナと受信アンテナとの間の送信経路の各々を処理するように構成されている。従って、受信アンテナ２１４，２１６の各々は、各経路に対応して逆拡散された処理回路に結合される。
【００８４】
図１０および図１１に示すシステム２００では、４つの経路が与えられている。各経路は、シグニチャー、または送信された信号の経路またはチャンネルの効果を記載した送信機能を有している。この４つの経路は、元々送信された信号の４つの推定値を判定するために逆拡散され、処理される。この４つの推定値は、その後加算ノード２２０において加算され、合計推定値  
【数２８】
2005516427.tif 000030
【００８５】
を決定する。
【００８６】
アンテナ２１４，２１６の各々は、複数の逆拡散ユニット、すなわち複合乗算器に結合される。特有のコードｃ１＊は、コードｃ１によって元々拡散された送信信号を逆拡散するために用いられる。合成された逆拡散信号に対してゲインが加えられる。ここで、ゲインは、送信アンテナ２０４から受信アンテナ２１４へのチャンネルのシグニチャーｈ１１＊を表す。その結果は、アンテナ２０４を経由して送信され、アンテナ２１４によって受信された信号ｄの推定値である。
【００８７】
アンテナ２１４は、第２の受信信号を処理するために、別の乗算器に結合される。ここでは、独特のコードｃ２＊が、コードｃ２によって拡散された信号を逆拡散するために用いられる。合成された逆拡散信号に対してゲインが加えられる。ここで、ゲインは、送信アンテナ２０６から受信アンテナ２１４へのチャンネルのシグニチャーｈ２１＊を表す。
【００８８】
アンテナ２１６もまた、送信アンテナから受信された信号を処理するために、同様に構成されている。各処理経路の推定値は、推定値  
【数２９】
2005516427.tif 000031
【００８９】
を生成するために、加算モード２２０に提供される。
【００９０】
別の実施例は、あらゆる数の送信アンテナおよび受信アンテナを含む。ここで、送信アンテナの数は、受信アンテナの数とは等しくないかもしれない。この受信アンテナは、送信アンテナの少なくとも一部か、送信経路の少なくとも一部に対応した処理回路を含みうる。ＭＩＭＯ通信モードは、通信リンクの両終端にアンテナ多様性を適用し（すなわち、複数の送信アンテナと複数の受信アンテナ）、一般には、信頼性の向上と、通信リンクの能力の増大との両方のために使用される。ＭＩＭＯ通信モードは、更に、アンテナ多様化とともに周波数及び／又は時間的な多用化を組み合わせて適用している。
【００９１】
図１２および図１３は、ＭＩＭＯモード動作のために構成された無線システム２３０を示している。特に示されているのは、送信器２３２から受信器２５０への順方向リンクのための送信経路である。信号は、送信器２３２に、第１のデータ速度ｒの信号ｄとして与えられる。送信器２３２は、信号ｄを、各送信アンテナ２４０，２４２に対応する複数の部分に分割する。ＭＵＸ２３４は、信号ｄの第１の部分をｄ１とラベルして乗算器２３６に提供し、第２の部分をｄ２とラベルして乗算器２３８に提供する。例えば、信号部分ｄ１、ｄ２の各々は、それぞれ乗算器２３６，２３８に、ｒ／２の速度で提供される。乗算器２３６，２３８は、拡散コードｃ１，ｃ２それぞれを、信号ｄ１，ｄ２にそれぞれ当てはめる。その後、乗算器２３６，２３８は、送信アンテナ２４０，２４２に結合される。
【００９２】
図１２に示すように、受信器２５０は、アンテナ２５２，２５４を備えている。各アンテナは、２つの処理経路に結合されている。アンテナ２５２において受信された信号は、ｓ１として識別される。ここで、ｓ１＝ｈ１１ｄ１＋ｈ２１ｄ２である。送信アンテナ２４０から受信アンテナ２５２への送信チャンネルまたは経路は、ｈ１１として記載される。そして、送信アンテナ２４２から受信アンテナ２５２への経路は、ｈ２１として記載される。同様に、アンテナ２５４で受信された信号は、ｓ２として識別される。ここで、  
ｓ２＝ｈ１２ｄ１＋ｈ２２ｄ２である。送信アンテナ２４０から受信アンテナ２５４への送信チャンネルまたは経路は、ｈ２２として記載される。そして、送信アンテナ２４２から受信アンテナ２５４への経路は、ｈ２２として記載される。信号ｓ１、ｓ２は、送信器２３２のコードｃに対応するコードｃ１＊と、送信器２３２のコードｃ２に対応するコードｃ２＊とを使って逆拡散される。各送信経路に対応したゲインは、各処理経路に適用される。この結果は、推定値  
【数３０】
2005516427.tif 000032
【００９３】
、  
【数３１】
2005516427.tif 000033
【００９４】
を生成するために、加算ノード２６０，２６２にそれぞれ提供される。推定値  
【数３２】
2005516427.tif 000034
【００９５】
、  
【数３３】
2005516427.tif 000035
【００９６】
は、元々の信号ｄの推定値  
【数３４】
2005516427.tif 000036
【００９７】
を生成するために、逆多重伝送されうる。
【００９８】
特に、送信アンテナ２４０から受信アンテナ２５２へと送信経路を経由して送られた送信は、コードｃ１に対応したｃ１＊を使って逆拡散され、ｈ１１に対応したゲインが加えられる。その結果は、加算ノード２６０に与えられる。同様にして、送信アンテナ２４０から受信アンテナ２５４へと送信経路を経由して送られた送信は、コードｃ１に対応したｃ１＊を用いて逆拡散され、ｈ１２に対応したゲインが加えられる。その結果は、加算ノード２６０に与えられる。このようにして、加算ノード２６０の出力は、送信アンテナ２４０からの送信の合成推定値である。
【００９９】
送信アンテナ２４２からの送信は、同様にして処理される。送信アンテナ２４２から受信アンテナ２５２へと送信経路を経由して送られた送信は、コードｃ２に対応したｃ２＊を使って逆拡散され、ｈ２１に対応したゲインが加えられる。その結果は、加算ノード２６２に与えられる。同様にして、送信アンテナ２４２から受信アンテナ２５４へと送信経路を経由して送られた送信は、コードｃ２に対応したｃ２＊を使って逆拡散され、ｈ２２に対応したゲインが加えられる。その結果は、加算ノード２６２に与えられる。このようにして、加算ノード２６２の出力は、送信アンテナ２４２からの送信の合成推定値となる。
【０１００】
無線通信システム３００の詳細な図が図１４に示されている。システム３００は、多くの送信チャンネルを経由してデータを送信するために動作しうる。ＭＩＭＯチャンネルは、ＮＣ個の独立したチャンネルに分割される。ここでＮＣ≦ｍｉｎ｛ＮＴ，ＮＲ｝である。ＮＣ個の独立したチャンネルのおのおのは、ＭＩＭＯチャンネルの空間的サブチャンネルとしても参照されている。ＭＩＭＯシステムでは、唯一の周波数サブチャンネルが存在し、各空間的サブチャンネルは、「送信チャンネル」と称される。
【０１０１】
ＭＩＭＯシステムは、仮に複数の送信および受信アンテナによって生成された付加的な寸法が使用された場合には、優れた性能を与える。これは、必ずしも送信器におけるＣＳＩの知識を必要としないが、送信器が、送信アンテナから受信アンテナへの送信特性を記しているＣＳＩを備えている場合、システム効率と性能とを向上することは可能である。ＣＳＩは、「完全ＣＳＩ」か「部分的ＣＳＩ」かのいずれかに分類される。
【０１０２】
完全ＣＳＩは、ＮＴ×ＮＲ  ＭＩＭＯ行列における各送信アンテナと受信アンテナの対の間の伝搬経路の十分な広帯域特性（例えば、振幅および位相）を有している。完全ＣＳＩ処理は、以下の（１）から（３）を含んでいる。  
（１）送信器および受信器の両方においてチャンネル特性が有効である。  
（２）送信器は、ＭＩＭＯチャンネル用の固有モードを計算し（後述する）、固有モードに基づいて送信される変調シンボルを決定し、この変調シンボルの線形的な前処理（フィルタリング）を行い、前処理された変調シンボルを送信する。  
（３）受信器が、この線形的な送信処理の補完的な処理（例えば、空間的にマッチしたフィルタリング）を実行し、各送信チャンネル（すなわち各固有モード）に必要とされるＮＣ個のマッチしたフィルタ計数を計算する。  
完全なＣＳＩ処理は、更に、チャンネルの固有値（後述する）に基づき各送信チャンネルに対するデータ処理（例えば、適切なコーディングと変調スキームの選択）を行い、変調シンボルを導出することを伴う。
【０１０３】
部分的なＣＳＩは、例えば、送信チャンネルの信号対ノイズ及び干渉（ＳＮＲ）を含む（すなわち、ＯＦＤＭのないＭＩＭＯシステムにおける各空間的サブチャンネルのＳＮＲ、またはＯＦＤＭを備えたＭＩＭＯシステムにおける各空間的サブチャンネルの各周波数サブチャンネルのＳＮＲ）。部分的ＣＳＩ処理は、チャンネルのＳＮＲに基づいた各送信チャンネルのためのデータの処理（例えば、適切なコーディングと変調スキームの選択）を含んでいる。
【０１０４】
図１４は、本発明の種々の局面と実施例を実施可能なＭＩＭＯ通信システム３００のブロック図である。システム３００は、第２のシステム３５０と通信する第１のシステム３１０を含んでいる。システム３００は、アンテナ、周波数、および時間的な多様性の組み合わせ（後述する）を適用して動作し、拡散効率を高め、性能を向上し、柔軟性を高めることが可能である。ある局面では、システム３５０は、通信リンクの特性を決定し、チャンネル状況情報（ＣＳＩ）をシステム３１０に報告するように動作することができる。また、システム３１０は、報告されたＣＳＩに基づいて送信されるデータの処理（例えば、エンコードおよび変調）を調整するように動作することができる。
【０１０５】
システム３１０では、データソース３１２が送信（ＴＸ）データプロセッサ３１４にデータ（すなわち、情報ビット）を提供する。このプロセッサ３１４は、特定のエンコードスキームにしたがってデータをエンコードし、特定のインタリーブスキームに基づいてエンコードされたデータをインタリーブ（すなわち、再指令）し、インタリーブされたビットを、送信されたデータのために使用された１つ以上の送信チャンネルのための変調シンボルにマップする。
【０１０６】
このエンコーディングは、データ送信の信頼度を高める。このインタリーブは、コード化されたビットに対して時間多様性を与え、このデータが、データ送信のために使用された送信チャンネルの平均信号対ノイズ及び干渉（ＳＮＲ）にもとづいて送信されることを許可し、減衰と競合し、各変調シンボルを形成するために用いられたコード化ビット間の相関を除去する。このインタリーブは、仮に、コード化されたビットが複数の周波数サブチャンネルを介して送信された場合には、周波数多様性を与えうる。本発明のある局面に従うと、エンコード、インタリーブ、およびシンボルマッピング（あるいはそれらの組み合わせ）は、図１４に示すように、システム３１０に有効な完全または部分的ＣＳＩに基づいて実行される。
【０１０７】
送信器システム３１０におけるエンコード、インタリーブ、およびシンボルマッピングは、多くのスキームに基づいて実行することが可能である。ある具体的なスキームが、特許文献５に記載されている。この発明は、本願の譲受人に譲渡されており、特許文献５は、本願に参考文献として組み込まれている。
【０１０８】
図１４に示すように、ＴＸ  ＭＩＭＯプロセッサ３２０は、ＴＸ  データプロセッサ３１４から変調シンボルを受信して、処理し、ＭＩＭＯチャンネルを介して送信に適切なシンボルを与える。ＴＸ  ＭＩＭＯプロセッサ３２０によって実行された処理は、完全または部分的なＣＳＩ処理がなされたか否かに依存する。詳細は後述する。
【０１０９】
完全ＣＳＩ処理の場合、ＴＸ  ＭＩＭＯプロセッサ３２０は、変調シンボルを逆多重伝送し、前処理する。部分ＣＳＩ処理の場合、ＴＸ  ＭＩＭＯプロセッサ３２０は、単に変調シンボルを逆多重伝送する。完全および部分ＣＳＩ  ＭＯＭＯ処理は、後で詳細に記載する。完全ＣＳＩ処理を適用しているＭＩＭＯシステムでは、ＴＸ  ＭＩＭＯプロセッサ３２０は、各送信アンテナに対して、前処理された変調シンボルのストリームを時間スロット毎に提供する。後述するように、各前処理された変調シンボルは、ＮＣ個の空間的サブチャンネルのために与えられた時間スロットにおけるＮＣ個の変調シンボルの線形（そして重み付けられた）組み合わせである。部分ＣＳＩ処理を適用しているＭＩＭＯシステムでは、ＴＭ  ＭＩＭＯプロセッサ３２０は、各送信アンテナに対して変調シンボルのストリームを時間スロット毎に提供する。上述した全ケースについて、変調シンボルまたは変調シンボルベクトルの各ストリーム（処理されていないか、または前処理されたもの）は、受信され、それぞれの変調器（ＭＯＤ）３２２によって変調され、関連するアンテナを経由して送信される。
【０１１０】
図１４に示す実施例では、受信システム３５０は、送信された信号を受信し、この受信した信号をそれぞれの復調器（ＤＥＭＯＤ）３５４に提供する多くの受信アンテナ３５２を含んでいる。各復調器３５４は、変調器１２２で実行されたものに対して補完的な処理を行う。全ての復調器３５４からの復調シンボルは、受信（ＲＸ）ＭＩＭＯプロセッサ３５６に提供され、後述する方法で処理される。送信チャンネルに対して受信された変調シンボルは、ＲＸデータプロセッサ３５８に提供される。このプロセッサ３５８は、ＴＸデータプロセッサ３１４によって実行されたものに対して補完的な処理を行う。具体的な設計では、ＲＸデータプロセッサ３５８は、受信された変調シンボルを表示したビット値を提供し、このビット値を逆インタリーブし、逆インタリーブされた値をデコードしてデコードされたビットを生成する。このビットは、データシンク３６０に提供される。受信シンボル逆マッピング、逆インタリーブ、およびデコードは、送信器システム３１０で実行されるシンボルマッピング、インタリーブ、およびエンコードに対する補完的なものである。受信器システム３５０による処理の詳細について述べる。
【０１１１】
ＭＩＭＯシステムの空間的サブチャンネルは一般的に異なるリンク条件（例えば、異なる減衰と複数経路効果）を介し、異なるＳＮＲを達成する。従って、送信チャンネルの能力は、チャンネル毎に異なる。この能力は、情報ビット速度によって定量化（すなわち、変調シンボル毎の情報ビットの数）され、特定の性能レベルについて各送信チャンネルにおいて送信される。更に、このリンク条件は一般的に時間と共に変化する。その結果、送信チャンネルに対してサポートされている情報ビット速度もまた、時間と共に変化する。送信チャンネルの能力を更に完全に利用するために、リンク条件のＣＳＩ記述が決定（一般的には受信器ユニットにおいて）され、それに従って処理を調整（または適合）することができるように送信器ユニットに提供される。
【０１１２】
混合モードシステムにとって、各入力は、各通信リンクの配置と動作モードに関する情報を一般的に必要とする。図１５は、ＦＬのやりとりを行う方法４００を示している。このやりとりは、基地局で行われる。この処理は、ステップ４０２において多様化能力情報を判定するように、モバイルユーザに問い合わせることから開始する。ＦＬの多様化能力は、移動局で使用された受信アンテナの数を含む。更に、基地局は、複数の受信アンテナに使用されたタイプの組み合わせについての情報を必要とする。基地局はまた、同一の問い合わせ内で与えられたリンクのチャンネル品質に関する情報を必要とする。基地局は、移動局からの情報を受信し、適切な配置の決定と、ＦＬに対する処理とを開始する。仮に、基地局が単一の送信アンテナを持っていると判定部４０４で判定された場合には、処理は判定部４０８に移行し、モバイルユーザが単一の受信アンテナを持っているのか、複数の受信アンテナを持っているのかを判定する。単一の送信アンテナと単一の受信アンテナを用いているＦＬでは、ステップ４１６において、このシステムは、ＳＩＳＯモード動作用に構成される。ＳＩＳＯモードは、単一の送信ストリームのみが、基地局における１つのアンテナから、受信器における１つのアンテナへと送信されることを示している。
【０１１３】
仮に、判定部４０８において、移動局は複数の受信アンテナを持っていると基地局が判定した場合には、この処理は、ステップ４１４に進み、ＳＩＭＯリンクとしてＦＬを構成する。一般的に、ＳＩＭＯ動作は、受信器は、高いデータ速度に対しては低いＥｂ／Ｎｏで動作できることを含んでいる。ある実施例では、ＳＩＭＯリンク配置は、送信器の更なる変更を必要とせず、送信器から考慮された場合には、むしろＳＩＳＯに類似している。別の実施例では、ＳＩＭＯは、送信器が、要求したデータ速度を表示している意図する受信器からのフィードバックを受信したデータ速度を増加することが可能である。送信器はその後、変調、コーディング等を調整することによって、要求されたデータ速度に対する調整を行う。受信器からのフィードバックに対する送信器の調整は、部分的ＯＳＩ動作であると考えられる。ある実施例では、フィードバック情報が、呼出の開始の設定がなされることなく、リアルタイムフィードバックチャンネルを経由して基地局に提供される。また、判定部４０４では、基地局が複数の送信アンテナを持っている場合には、判定部４０６に進み、モバイルユーザが複数の受信アンテナを持っているかを判定する。移動局が単一の受信アンテナを持っている場合には、ステップ４１２において、基地局が、リンクをＭＩＳＯに構成する。一方、移動局が複数の受信アンテナを持っている場合には、ステップ４１０において、基地局が、リンクがＭＩＭＯであることを認識する。処理は、その後ステップ４１８に進み、受信器の特定のモード能力（すなわち、空間的多様化か、または純粋な多様化か）を判定する。それに従って基地局はＦＬを構成する。動作がＭＩＭＯモードであることを判定するために、多くの表示器が、実装されている。
【０１１４】
ある実施例では、基地局は、リンク品質を測定するためにＦＬのＣ／Ｉを決定する。移動局は、ＦＬにおける基地局から受信された信号のＣ／Ｉのようなリンク品質の表示を与えるように尋ねられる。基地局は、予め定めたしきい値に対して、リンク品質測定値を比較する。仮に、リンク品質が貧弱な場合には、複数のアンテナからの同一のデータ信号を送信するためにアンテナ多様化が使用される。貧弱なリンク品質の場合には、送信および受信の両方の多様化の使用が、最適の解を与える。そのような条件は、ＭＩＭＯリンクとして見られる。ここでは、ＭＩＭＯリンクの２つの基本的タイプは、純粋な多様化、すなわち送信と受信との両方が多様化である場合と、空間的な多重送信、すなわち並行チャンネルである場合である。リンク品質が良好な場合、空間的多様化が用いられ、そうでない場合には、純粋な多様化が適用される。図１６は、ＲＬに対するやりとりを行う方法５００を示す図である。ここでは、基地局でやりとりが行われる。この処理は、ステップ４０２において多様化能力情報を判定するように、モバイルユーザに問い合わせることから開始する。ＲＬの多様化能力は、移動局で使用された送信アンテナの数を含む。更に、基地局は、送信アンテナに使用された信号のタイプについての情報を必要とする。基地局はまた、同一の問い合わせ内で与えられたリンクのチャンネル品質に関する情報を必要とする。基地局は、移動局からの情報を受信し、適切な配置の決定と、ＲＬに対する処理とを開始する。仮に、基地局が単一の送信アンテナを持っていると判定部５０４で判定された場合には、処理は判定部５０８に移行し、基地局が単一の受信アンテナを持っているのか、複数の受信アンテナを持っているのかを判定する。単一の送信アンテナと単一の受信アンテナを用いているＲＬでは、ステップ５１６において、このシステムは、ＳＩＳＯモード動作用に構成される。ＳＩＳＯモードは、単一の送信ストリームのみが、移動局における１つのアンテナから、基地局における１つのアンテナへと送信されることを示している。
【０１１５】
判定部５０８において、基地局が、複数の受信アンテナを持っている場合、この処理は、ステップ５１４に進み、ＲＬをＳＩＭＯリンクとして構成する（再度、ＳＩＳＯについて特に必要なものはない）。更に、この処理は、以下に示すように、リンクの品質を確認し、適切な構成であることを判定する。
【０１１６】
また、判定部５０４では、移動局が複数の送信アンテナを持っている場合には、判定部５０６に進み、基地局が複数の受信アンテナを持っているかを判定する。基地局が単一の受信アンテナを持っている場合には、ステップ５１２において、この処理が、リンクをＭＩＳＯに構成する。一方、基地局が複数の受信アンテナを持っている場合には、ステップ５１０において、この処理が、リンクがＭＩＭＯ可能であることを認識する。処理は、その後ステップ５１８に進み、動作のモードとして空間的多様化か、または純粋な多様化かを選択する。上述したように、この判定は、種々の表示に応答してなされる。
【０１１７】
混合モードシステムでは、基地局が、各リンクに対する適切な通信のためにシステムを構成する。基地局はまた、適用する受信処理のタイプを表示している遠隔局に対して指令を与える。ＭＩＭＯ処理は、独特の拡散コードを用いて各個別の通信リンクについて信号を拡散するが、全てのアンテナ素子についての全てのリンクに対して送信する。すなわち、ＭＩＳＯ及び／又はＳＩＳＯ処理であるＳＯ処理に対しては、様々な方法が利用可能である。２つの送信アンテナを使ったある方法が、非特許文献１に記載されている。これは、ここでは参考文献として組み込まれている。送信多様化スキームは、２つの送信アンテナと、１つの受信アンテナの構成に適用される。受信アンテナは、ＭＲＣタイプの受信多様化方法を適用している。
【０１１８】
この方法を使ったシステムの一実施例が、図１７に示されている。システム６００は、受信アンテナ６０６と通信する送信アンテナ６０２，６０４を含んでいる。受信アンテナ６０６は、チャンネル推定器６０８および結合器６１０へと結合されている。これらは、ともに最大可能性検出器６１２に結合されている。動作は、送信器における情報シンボルのエンコードおよび送信シーケンス、受信器における結合スキーム、および最大可能性検出器のための判定ルールによって定義される。表示された規則では、信号は、アンテナ６０２，６０４から送信される。
【０１１９】
アンテナ６０２，６０４は、図１７に示すように、送信ベクトルを生成する。まず、アンテナ６０２がｓ０を送信し、その一方、アンテナ６０４がｓ１を送信する。次に、アンテナ６０２が−ｓ１＊を送信し、その一方、アンテナ６０４がｓ０＊を送信する。ここで、＊は、複素共役演算子である。時間ｔにおけるチャンネルはその後、  
【数３５】
2005516427.tif 000037
【０１２０】
および  
【数３６】
2005516427.tif 000038
【０１２１】
によってモデル化される。
【０１２２】
チャンネル推定器６０８は、ｈ０およびｈ１を、結合器６１０と、最大可能性検出器６１２とに与える。ｈ０およびｈ１の値から、結合器６１０は２つの結合信号  
【数３７】
2005516427.tif 000039
【０１２３】
および  
【数３８】
2005516427.tif 000040
【０１２４】
を形成し、最大可能性検出器６１２へ提供する。チャンネル推定器６０８と結合器６１０で受信された信号は、それぞれ  
【数３９】
2005516427.tif 000041
【０１２５】
および  
【数４０】
2005516427.tif 000042
【０１２６】
で与えられる。ここで、ｎ０およびｎ１は、各経路に対して導入されたノイズ項を示している。ノイズ導入は、受信アンテナ６０６とチャンネル推定器６０８との間でなされうる。第１の信号  
【数４１】
2005516427.tif 000043
【０１２７】
は、  
【数４２】
2005516427.tif 000044
【０１２８】
によって計算され、第２の信号  
【数４３】
2005516427.tif 000045
【０１２９】
は、  
【数４４】
2005516427.tif 000046
【０１３０】
によって計算される。
【０１３１】
図１７に示すように、チャンネル推定値ｈ０、ｈ１と信号  
【数４５】
2005516427.tif 000047
【０１３２】
、  
【数４６】
2005516427.tif 000048
【０１３３】
は、最大可能性検出器６１２へと提供される。最大可能性検出器６１２では、信号  
【数４７】
2005516427.tif 000049
【０１３４】
と、  
【数４８】
2005516427.tif 000050
【０１３５】
とに対して選択判定規則が適用される。Ｎｔ＝２で、Ｎｒ＝Ｍとすることによって、この構成と方法は、２Ｍのオーダの多様性、すなわち２Ｍ個の通信リンクを提供する。
【０１３６】
図１７のシステム６００は、複数の受信アンテナを組み込むように拡張されうる。ここで、チャンネル推定値は、送信器から受信器への各通信リンクに対して得られる。チャンネル推定値はその後、結合器へと提供される。ここでは、選択基準が通信リンクに対して適用される。
【０１３７】
更に、図１７のシステムの動作は、Ｗａｌｓｈ関数の組み合わせを適用するように拡張されうる。図１８は、ある実施例に従った非チャンネル状態情報タイプの、または非ＣＳＩタイプの送信器モデムアーキテクチャ７００を示している。非ＣＳＩモデムは、送信器における本質的なチャンネル状態情報に依存していない。このアーキテクチャは、Ｗａｌｓｈ関数を送信信号に適用することによって、複数送信アンテナについて送信された信号から直交性を確立する。Ｗａｌｓｈ関数によって提供された送信直交性は、各アンテナにおける明確な送信信号シンボルを送信することによって、帯域幅の効率を増加するために使用することができる。図１８に示すように、モデム７００は、直交振幅変調器のような変調器７０４に結合された格子コードユニット７０２を含んでいる。他の実施例は、別のタイプの変調器を使用しうる。この変調された信号は、スイッチ７０６を経由して、複数のアンテナのうちの一つ（図示せず）に提供される。各アンテナは、対応する乗算器７０８に結合されている。この信号は、独特のＷａｌｓｈコードを適用するために乗算器７０８へと導かれる。スイッチ７０６は、変調器７０４の出力を、乗算器７０８のおのおの、すなわちアンテナに、一度に一つづつ結合させる。
【０１３８】
図１８に示すモデムアーキテクチャは、図１７に示す送信コードと受信処理の効率を向上させる。一例として、Ａ及びＢで示される２つのシンボルの送信について検討する。送信器は、２つの送信ベクトルすなわち、  
【数４９】
2005516427.tif 000051
【０１３９】
および  
【数５０】
2005516427.tif 000052
【０１４０】
を生成する。そして、２つのベクトルの要素は、それぞれ２つのアンテナについてシーケンシャルに送信される。２つの送信アンテナと１つの受信アンテナをもつ図１７に示すような構成を考える。受信器は、適切なＷａｌｓｈコードを適用している２つの送信シンボルの推定値を作成する。
【０１４１】
別の実施例では、乗算器７０８のおのおのは、スイッチ７０６を介さずに直接的にＱＡＭ７０４に結合される。送信信号シンボルは、送信アンテナを超えて繰り返される。ここで、各シンボルは、各アンテナにおいて、異なるＷａｌｓｈコードによって拡散される。結果として得られる直交性は、全ての送信アンテナを超えて、完全な送信多様性を確立するために使用されうる。
【０１４２】
多様化処理の別の方法の詳細は、非特許文献２に記載されている。本明細書において、非特許文献２は、参考文献として組み込まれている。
【０１４３】
基地局における時間多様性は、
送信信号の空間−時間拡散によって高められる。ある実施例によれば、
この方法は、送信信号の型式と、コーディングのタイプを特徴付ける。各送信信号は、異なるアンテナ素子を超えて拡散される。２つの送信アンテナと１つの受信アンテナの場合、
２つの拡散コードが使用される。両拡散コードともに、両送信シンボルに適用される。送信された信号は、  
【数５１】
2005516427.tif 000053
【０１４４】
、および  
【数５２】
2005516427.tif 000054
【０１４５】
のように与えられる。ここで、ｂ１およびｂ２はデータシンボルであり、ｃ１およびｃ２は拡散コードである。受信器は、コードｃ１、ｃ２を用いて、受信信号を拡散する。
【０１４６】
また、アンテナ多様化のもう一つの方法が、特許文献６で開示されている。この発明は、本発明の譲受人に譲渡されており、特許文献６は、ここでは参考文献として組み込まれている。分散アンテナアーキテクチャを有する図１９に示すようなシステム８００は、ＣＤＭＡ通信システムにおけるモバイルユーザと通信する。モバイルユーザは、様々なアンテナ配置のうちの任意を適用しうる。このシステム８００は、トランシーバを含んでいる。このトランシーバは、送信のためにエンコードされた信号を受信し、エンコードされた信号の周波数変換を行って、無線周波数ＲＥ信号を生成する。トランシーバ８０２は、直列に結合されたアンテナ素子８０６，８０８，８１０・・・，８１２を持つ分散型アンテナシステム８０４にＲＥ信号を提供する。遅延素子８１４，８１６，８１８，・・・は、隣接するアンテナ素子８０６，８０８，８１０，８１２の間に配置される。遅延素子８１４，８１６，８１８，・・・は、アンテナ８０６，８０８，８１０・・・，８１２の各々から送信された信号に、予め定めた遅延をかける（一般的には１チップを超える）。この遅延された信号は、高められたシステム性能に対して信号多用性を促進する複数経路を与える。
【０１４７】
別の実施例は、種々の構成及び方法に従って、送信多様性及び／又は受信多様性を与える。これらの状況の各々では、基地局が、各通信リンクの構成と要求とを決定する。基地局は、与えられたモバイルユーザからの追加情報を必要とし、更に同様に、具体的な処理情報を１人または全てのモバイルユーザに送信する必要がある。基地局は、与えられた通信リンクの制約、または他の基準に基づいて、種々の送信シナリオの中から選択する。ある実施例では、基地局は、通信リンクチャンネルの品質に応じて送信シナリオを決定する。別の実施例では、望ましい信号エラー率を達成しようとする。
【０１４８】
図２０は、複数の送信および受信アンテナを含む複数アンテナ９０２を持つある実施例にしたがった基地局９００を示している。図２０の電気回路は、遠隔局にも同様に適用されうる。分離した受信アンテナと送信アンテナを適用した別の実施例もある。図示するように、通信バス９１６は、基地局９００内の中央プロセッサ９１２、記憶装置９１４、アンテナ多様化制御装置９０６、モデム９１０、及びエラーコード及び状況ユニット９０８にインタフェースを提供する。アンテナ９０２に結合されたトランシーバ９０４は、送信用の信号を準備する。トランシーバ９０４は、アンテナ多様化制御装置９０６と、モデム９１０に結合されている。
【０１４９】
基地局９００は、各通信リンクの初期化に関する送信シナリオを決定する。初期化は、これに限定される訳ではないが、基地局からのページングメッセージに対する応答、またはモバイルユーザからの通信に対する要求を含む通信の開始に関係する。基地局９００内では、多様化制御判定が、記憶装置９１４に格納されたコンピュータ読み取り可能な指令に従って中央プロセッサ９１２によってなされる。多様化制御指令は、記憶装置９１４及び／又はアンテナ多様化制御装置９０６に格納されうる。最大可能性判定に使用されるような判定基準は、記憶装置９１４及び／又はアンテナ多様化制御装置９０６に格納されうる。ここで、この判定基準は、通信環境等に応じて直接的に調整される。
【０１５０】
与えられた通信リンクのために、アンテナ多様化制御装置９０６は、構成のタイプと処理、すなわち送信シナリオを決定する。ＭＩＭＯ構成のために、アンテナ多様化制御装置９０６は、共通の送信シナリオを、複数の送信アンテナ９０２の各々に適用する。ある実施例では、デフォルトのシナリオが使用される。一方、別の実施例では、このシナリオは、複数のオプションから選択される。
【０１５１】
基地局９００は、図１５および図１６にそれぞれ示す方法４００および５００を実行し、適切な送信シナリオを決定する。基本的は、ある実施例に従って、この方法は、通信に対する他の入力から、アンテナ多様化状況情報を抽出する。この情報は、適切で有用な送信シナリオを決定するために処理される。この送信シナリオは、システム能力に応じて簡単にも複雑にもなる。この方法４００，５００は、記憶装置９１４またはアンテナ多様化制御装置９０６に格納されたコンピュータ読み取り可能な指令に格納されている。この選択に応じて、モデム９１０は、アンテナ多様化制御装置９０６によって指令されたように、基本バンドデータシンボルをエンコードする。ある実施例では、このアンテナ多様化状況は、ＭＩＳＯまたはＭＩＭＯ構成を示しているＦＬ多様化表示である。別の実施例では、このアンテナ多様化状況は、ＳＩＭＯまたはＭＩＭＯ構成を示しているＲＬ多様化表示である。簡素化した型式では、ＦＬおよびＲＬ多様化表示は、１ビットでありうる。ここで、肯定は、対応する経路に関連したモバイルユーザにおける複数アンテナを示し、否定は、単一アンテナを示す。アンテナ多様化状況は、様々な情報を含み、基地局９００へのメッセージとして送られうる。与えられたモバイルユーザのために、アンテナ多様化状況は、モバイルユーザの他のパラメータと同様に、多くの送信アンテナと、多くの受信アンテナと、受信多様化構成とを含みうる。基地局９００は、モバイルユーザ、すなわち与えられた通信リンクのための送信シナリオを選択する場合に、この情報の幾つかまたは全てを使用する。
【０１５２】
一旦基地局が送信シナリオを選択すると、アンテナ多様化制御装置９０６は、動作指令をモバイルユーザに送る。基地局は、１セットの予め定めたシナリオのうちの一つを特定し、受信ハンドリングを提供する。この受信ハンドリングは、これに限定される訳ではないが、送信信号の生成のために使用された式の型式と、選択判定基準と、送信アンテナの数等を含んでいる。同様に、基地局９００は、ＲＬのための送信シナリオについて、モバイルユーザに指示する。この確認は、モバイルユーザに対して送信されたメッセージの型式となる。あるいは、全てのユーザに対する放送となる。単一アンテナのみを持つ受信器に対する通信を処理するために、様々なアンテナ多様化シナリオが有効である。実施例では、あらゆる数のシナリオ及び／又はシナリオの組み合わせを適用しうる。同様に、通信リンクの与えられた経路用の送信器と受信器との間のやりとりは、様々な方法で処理されうる。ある実施例に従うと、アンテナ多様化状況情報は、予め定めたフォーマット及び／又はプロトコルに従って送信される。別の実施例によって、送信器は、受信アンテナの数、アンテナの構成及び／又は空間、受信多様化ハンドリング詳細等の個々の多様化パラメータについて受信器に対して問い合わせすることができる。更に別の実施例では、受信器は、具体的な情報について送信器に問い合わせをすることができる。一般的に、アンテナ多様化のやりとりは、通信の開始時においてなされる。しかしながら、別の実施例により、通信間における調整が可能となる。ここで、通信リンクチャンネルの品質は、時間及び環境条件にわたって低下する。
【０１５３】
無線通信システムにおける空間的多様化の実装には、例えばＳＩＳＯユニットのように、複数の送信信号を処理する能力を持たない移動局の考慮が必要である。ある強力な方法は、搬送周波数を、このシステムで使われている他の搬送波とは異なるＳＩＳＯ可能な移動局に割り当てる。上述したようなスマートな多様化解決は、混合モードシステムにおける単一受信アンテナのユーザに対応するアルゴリズム、又は他の方法、又は技法を組み込む。このシステムにおける帯域幅利用における要求を低減する他の方法では、遅延送信多様化を組み込んでいる。ここでは、ＳＩＳＯ可能な移動局に移動された信号が、各アンテナを経由して遅延されて送信される。これは、ＳＩＳＯユーザに与えられた信号の妨害を阻止するための十分なエネルギーを与える。
【０１５４】
図２１に示すように、混合モードシステムにおける空間的多様性のある実施例にしたがうと、基地局１０００は、混合モードシステムで通信するように調整されている。例えば、基地局１０００は、ＳＩＳＯ可能な移動局１０１２と通信し、基地局１０００は、ＭＩＭＯ可能な移動局１０１４と通信する。移動局１０１２は、特に、送信多様化を適用している送信器からの信号を受信することができない。これは、移動局１０１２が単一の受信アンテナを持っており、送信多様化を用いて処理される信号のためのあらゆるソフトウェア、ハードウェア、または他の手段に適用されていないことを示している。移動局１０１２は、基本的なＳＩＳＯ装置である。ＭＩＭＯ可能な移動局１０１４は、複数の受信アンテナの組み合わせと、複数の受信信号を組み合わせる能力を持つＲＡＫＥタイプの受信回路と、上述したようなスマートな多様化方法を実装するためのソフトウェア及び／又はハードウェアとを含んでいる。
【０１５５】
最適な動作のために、基地局１０００は、空間的多様性または純粋な多様性技術を使って、ＭＩＭＯ可能な移動局１０１４に送信することを望んでいる。しかしながら、そのような複数アンテナからの送信は、ＳＩＳＯ可能な移動局１０１２に干渉をもたらす。上述したように、ＳＩＳＯ通信において受信された信号のＳＮＲは、受信器がＲＡＫＥタイプの受信器を含む場合には、以下に示す式（５）のように表される。  
【数５３】
2005516427.tif 000055
【０１５６】
式（５）の［  ］内の第１項の分母の干渉出力は、第２項の信号出力によって同一に関連付けられる。データ速度と出力割り当てが適切にマッチしているものと仮定すると、遅延拡散による干渉出力は、全体のエラー率には本質的には寄与していない。すなわち、主要なエラーイベントは、両方の経路がノイズに減衰する時である。
【０１５７】
送信器が、ＭＩＳＯ及び／又はＭＩＭＯを適用しているユーザを受け入れるために追加の送信アンテナを導入した場合には、そのような第２の送信アンテナは、ＳＩＳＯに対するチャンネル応答が  
【数５４】
2005516427.tif 000056
【０１５８】
となり、ＲＡＫＥタイプ受信器出力におけるＳＮＲは、  
【数５５】
2005516427.tif 000057
【０１５９】
となる。
【０１６０】
式（６）のＳＩＳＯ  ＳＮＲ式を見ることによって、追加の送信アンテナからの出力は、［  ］内の両項の分母における独立した減衰干渉項を示していることがわかる。この場合、主要なエラーイベントは、追加のアンテナから放出された干渉出力に対して減衰するアンテナ０からの望ましい信号である。混合モード動作（例えば、ＭＩＭＯ及び／又はＭＩＳＯユーザと、更にはＳＩＳＯユーザとも通信中であるある送信器）におけるように、追加のアンテナからの干渉出力は、ＳＩＳＯユーザの性能を深刻に低下させる。基地局１０００が空間的多様性を使って両モバイル１０１２，１０１４、すなわち複数のアンテナに送信するために、基地局１０００は、複数のアンテナから移動局１０１２への信号に遅延をかける。ＳＩＳＯ可能な移動局１０１２に向けられた信号の複数コピーを準備することによって、複数アンテナからの送信によって引き起こる障害を防ぐために必要な追加信号エネルギーを提供することになる。
【０１６１】
図２１に示すように、基地局１０００は、アンテナ１００８，１０１０を含んでいる。なお、別の実施例では、あらゆる数のアンテナを含みうる。ＭＩＭＯ可能な移動局１０１２に向けられた第１の信号は、信号１とラベルされる。ここで、この信号は、基地局１０００のアンテナ１００８に与えられる。同じＭＩＭＯ可能な移動局に向けられた第２の信号は、信号２とラベルされる。ここで、この信号は、基地局１０００のアンテナ１０１０に与えられる。
【０１６２】
ＳＩＳＯ移動局１０１２に向けられた信号は、信号３とラベルされる。ここで、この信号は、ノード１００２を経由してアンテナ１００８に与えられる。信号３は、遅延信号としてアンテナ１０１０に与えられる。ここで、信号３は、遅延要素１００４に与えられ、更にノード１００６に与えられる。図２１で示されたものよりも多くのアンテナを持つ実施例では、追加されたアンテナはおのおの対応した遅延を有している。
【０１６３】
その後、移動局１０１２は、アンテナ１００８から送信された信号３と、アンテナ１０１０からの信号３の遅延バージョンとを受信する。アンテナ１０１０からの信号３の遅延バージョンのエネルギーは、アンテナ１００８によって生成された他の信号からの他のエネルギーの効果と釣り合うエネルギーを与える。上述した２つの経路チャンネルモデルのケースにおけるＳＩＳＯ  ＲＡＫＥ受信器の出力における実効的なＳＮＲは、式（９）の通り表される。  
【数５６】
2005516427.tif 000058
【０１６４】
ここで、  
【数５７】
2005516427.tif 000059
【０１６５】
であり、  
【数５８】
2005516427.tif 000060
【０１６６】
である。
【０１６７】
ある実施例にしたがうと、移動局は、様々な送信シナリオの実行が可能である。
【０１６８】
図２２に示すように、移動局１１００は、受信器１１０４に結合された受信アンテナアレイ１１０２を含んでいる。ある実施例では、受信器１１０４はトランシーバである。受信器１１０４は、その後、チャンネル品質測定ユニット１１０６に結合される。移動局１１００は、Ｃ／Ｉのように、チャンネル品質に関連するパラメータを測定し、それに基づき、受信処理に関する決定を行う。一般に、移動局は、チャンネル品質、干渉及びノイズレベル、及び場合によっては他の基準に基づいてデータ速度の決定を行う。移動局は、好適な送信モードを記載している基地局に情報を送る。この決定は、チャンネルのために、アンテナ多様化制御装置１１０８によって、どの送信シナリオが実施されるかを判定する。
【０１６９】
移動局１１００内では、モジュールが、通信バス１１１６を経由して通信する。指令は、記憶装置１１１４のような記憶装置に格納される。中央プロセッサ１１１２は、移動局１１００内の動作を制御する。ある実施例では、入力が、送信シナリオを、複数のチャンネル品質測定値と関連付けるルックアップテーブルが記憶装置１１１４に備えられている。別の実施例では、送信シナリオを決定するための情報を提供することが十分に可能なチャンネル品質の測定値を使用しうる。
【０１７０】
上述したように、基地局は、しばしば、種々の異なる受信器、すなわち移動局等を含みうる無線通信システムにおいて動作する。ＳＩＳＯ受信器への送信を取り扱うために、基地局は送信シナリオを決定する。この送信シナリオは、上述したようなＷａｌｓｈやＡｌａｍｏｕｔｉによって記載された多様化技法や、純粋な多様化アプローチや、又はこれらの組み合わせでありうる。同様に、基地局は、上述したように遅延を用いた送信シナリオを実施しうる。高いデータ速度を実現するために、別の実施例では、冗長データが送信される空間的多重伝送シナリオを実施する。基地局は、基地局と受信器のリソースに基づいて、送信シナリオを選択する。受信器が基地局に登録した場合には、受信器のリソースが与えられるか、または、基地局が受信器に対してそのような情報を問い合わせる。そして、基地局はシナリオを実施する。
【０１７１】
当業者であれば、これら情報および信号が、種々異なった技術や技法を用いて表されることを理解するであろう。例えば、上述した記載で引用されているデータ、手順、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁場または磁性粒子、光学場または光学微粒子、あるいはこれら何れかの結合によって表現されうる。
【０１７２】
これらの知識によって、ここで開示された実施例に関連する様々に例示された論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップが、電子工学ハードウェア、コンピュータソフトウェア、あるいはこれらの組み合わせとして適用されることが更に理解されよう。ハードウェアとソフトウェアとの相互互換性を明確に説明するために、様々に例示された部品、ブロック、モジュール、回路、およびステップが、それらの機能に関して一般的に記述された。それら機能がハードウェアとしてあるいはソフトウェアとして適用されているかは、特有の応用例および全体システムに課せられている設計条件による。熟練した技術者であれば、各特定のアプリケーションに応じて変更することによって上述した機能を実施しうる。しかしながら、この適用判断は、本発明の範囲から逸脱したものと解釈すべきではない。
【０１７３】
様々に示された論理ブロック、モジュール、および上述された実施例に関連して記載された回路もまた実装され、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、アプリケーションに固有の集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）またはその他のプログラマブル論理デバイス、ディスクリートゲートあるいはトランジスタ論理、ディスクリートハードウェア部品、あるいは上述された機能を実現するために設計された何れかの組み合わせとともに実行されうる。汎用プロセッサとしてマイクロプロセッサを用いることが可能であるが、代わりに、従来技術によるプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、あるいは状態機器を用いることも可能である。プロセッサは、たとえばＤＳＰとマイクロプロセッサとの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアに接続された１つ以上のマイクロプロセッサ、またはその他の配置のような計算デバイスの組み合わせとして実装することも可能である。
【０１７４】
ここで開示された実施例に関連して記述された方法やアルゴリズムのステップは、ハードウェアや、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールや、これらの組み合わせによって直接的に具現化される。ソフトウェアモジュールは、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、あるいは当該技術分野で知られているその他の型式の記憶媒体に収納されうる。好適な記憶媒体は、プロセッサがそこから情報を読み取り、またそこに情報を書き込むことができるようにプロセッサに結合される。または、記憶媒体はプロセッサに不可欠となりうる。このプロセッサと記憶媒体は、ＡＳＩＣに収納することができる。ＡＳＩＣは、ユーザ端末内に収納することもできる。または、このプロセッサと記憶媒体が、ユーザ端末におけるディスクリートな部品として収納されることもある。
【０１７５】
開示された実施例における上述の記載は、いかなる当業者であっても、本発明の活用または利用を可能とするようになされている。これらの実施例への様々な変形例もまた、当業者に対しては明らかであって、ここで定義された一般的な原理は、本発明の主旨または範囲を逸脱しない他の実施例にも適用されうる。このように、本発明は、上記で示された実施例に制限されるものではなく、ここで記載された原理と新規の特徴に一致した広い範囲に相当するものを意図している。
【図面の簡単な説明】
【０１７６】
【図１】無線通信システムを示す図。
【図２】無線通信システムにおける送信アンテナの配置を示す図。
【図３】無線通信システムにおけるアンテナ多様化配置を示すテーブル。
【図４】混合モード無線通信システムを示す図。
【図５】混合モード無線通信システムを示す図。
【図６】無線通信システムにおける送信器と受信器との間のチャンネルのモデルを示す図。
【図７】複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）構成のチャンネルのモデル。
【図８】受信器における選択多様性を適用している無線通信システムを示す図。
【図９】受信器における最大比結合（ＭＲＣ）型選択多様性を適用している無線通信システムを示す図。
【図１０】拡散スペクトル通信システムのモデルを示す図。
【図１１】拡散スペクトル通信システムのモデルを示す図。
【図１２】ＭＩＭＯ送信用に構成された無線通信システムを示す図。
【図１３】ＭＩＭＯ送信用に構成された無線通信システムを示す図。
【図１４】ＭＩＭＯ送信および多様化送信が可能な無線通信システムを示す図。
【図１５】無線通信システムにおける順方向リンクの混合モード動作の方法を示すフローチャート。
【図１６】無線通信システムにおける逆方向リンクの混合モード動作の方法を示すフローチャート。
【図１７】送信多様性を適用している無線通信システムを示す図。
【図１８】送信多様性と拡散コードとを適用している無線通信システム。
【図１９】無線通信システムにおいて複数経路を生成するために分配されたアンテナシステムを備えた基地局を示す図。
【図２０】混合モード制御装置を備えた基地局を示す図。
【図２１】ＭＩＭＯ移動局とＳＩＳＯ移動局とを組み込んだ混合モード無線通信システムを示す図。
【図２２】無線通信システム内の動作に適応した移動局を示す図。
【符号の説明】
【０１７７】
１０…混合モードシステム、１２…基地局、１４，１６…移動局、２２…チャンネルモデル、２４…モデル、２６…ＭＩＭＯフィルタ、２８…加算ノード、４０…送信器、４２…送信アンテナ、４４…ＲＡＫＥ受信器、４６…アンテナアレイ、４８…選択ユニット、６０…送信器、６２…単一アンテナ、６４…ゲイン増幅器、６６…アンテナアレイ、１００…通信システム、１０２…セル、１０４…基地局、１０６…端末、１２２…変調器、２００…拡散スペクトル通信システム、２０２…送信器、２０８，２１０…送信アンテナ、２１２…受信器、２１４，２１６…受信アンテナ、２２０…加算モード、２３０…無線システム、２３２…送信器、２３４…ＭＵＸ、２３６，２３８…乗算器、２４０，２４２…送信アンテナ、２５０…受信器、２５２，２５４…受信アンテナ、２６０，２６２…加算ノード、３００…無線通信システム、３１０…送信器システム、３１２…データソース、３１４…送信データプロセッサ、３２０…ＭＩＭＯプロセッサ、３２２…変調器、３５０…受信器システム、３５２…受信アンテナ、３５４…復調器、３５６…ＭＩＭＯプロセッサ、３５８…ＲＸデータプロセッサ、３６０…データシンク、６００…システム、６０２，６０４…送信アンテナ、６０６…受信アンテナ、６０８…チャンネル推定器、６１０…結合器、６１２…最大可能性検出器、７００…モデム、７０２…格子コードユニット、７０４…変調器、７０６…スイッチ、７０８…乗算器、８００…システム、８０２…トランシーバ、８０４…分散型アンテナシステム、８０６，８０８…アンテナ素子、８１４，８１６…遅延素子、９００…基地局、９０２…送信アンテナ、９０４…トランシーバ、９０６…アンテナ多様化制御装置、９０８…状況ユニット、９１０…モデム、９１２…中央プロセッサ、９１４…記憶装置、９１６…通信バス、１０００…基地局、１００２…ノード、１００４…遅延要素、１００６…ノード、１００８，１０１０…アンテナ、１０１２，１０１４，１１００…移動局、１１０２…受信アンテナアレイ、１１０４…受信器、１１０６…チャンネル品質測定ユニット、１１０８…アンテナ多様化制御装置、１１１２…中央プロセッサ、１１１４…記憶装置、１１１６…通信バス
【図１】
2005516427.tif 000061
【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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【図８】
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【図９】
2005516427.tif 000069
【図１０】
2005516427.tif 000070
【図１１】
2005516427.tif 000071
【図１２】
2005516427.tif 000072
【図１３】
2005516427.tif 000073
【図１４】
2005516427.tif 000074
【図１５】
2005516427.tif 000075
【図１６】
2005516427.tif 000076
【図１７】
2005516427.tif 000077
【図１８】
2005516427.tif 000078
【図１９】
2005516427.tif 000079
【図２０】
2005516427.tif 000080
【図２１】
2005516427.tif 000081
【図２２】
2005516427.tif 000082
【国際調査報告】
2005516427.tif 000083
2005516427.tif 000084
2005516427.tif 000085
2005516427.tif 000086
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