(57)【要約】本発明を使用して、補助データを使用してトレーニングを行うことができる。一実施形態で、本発明は、両方とも情報を通信する主要データ・セグメントと補助データ・セグメントを有する通信信号を通信チャネルで受信することと、補助データ・セグメントを使用して通信チャネルのパラメータを求めることとを含む。本発明の別の実施形態では、通信信号は既知のトレーニング信号を含むトレーニング・セグメントも含むことができる。
2005531260.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信チャネルでバーストを受信するステップであって、前記バーストは、第１の既知のトレーニング・シーケンスを含む第１のトレーニング・セグメントを備え、前記第１の既知のトレーニング・セグメントは制御データを表すコードワードのセットの１つを含む補助データ・セグメントに先行し、前記補助データ・セグメントはユーザ・データを含む主要データ・セグメントに先行し、前記主要データ・セグメントは第２の既知のトレーニング・シーケンスを含む第２のトレーニング・セグメントに先行するステップと、
前記第１のトレーニング・セグメントと前記第２のトレーニング・セグメントの少なくとも１つを使用して、等化器の重みの第１のセットを推定するステップと、
前記推定された等化器の重みの第１のセットを、少なくとも前記第１のトレーニング・セグメント、前記補助データ・セグメント、前記第２のトレーニング・セグメントに適用することにより、前記通信チャネルのチャネル不備を補償するステップと、
前記補助データ・セグメントを復号して前記補助データ・セグメントに含まれるコードワードのセットからコードワードを判定することにより、前記制御データを抽出するステップと、
少なくとも前記第１のトレーニング・セグメントと前記第２のトレーニング・セグメントを使用して、前記バースト中の前記通信チャネルの利得と位相を推定するステップと、
前記推定された利得と位相を使用して、少なくとも前記第１のトレーニング・セグメントと前記補助データ・セグメントにわたる利得と位相のオフセットを補償するステップと、
少なくとも前記第１のトレーニング・セグメントと前記補助データ・セグメントを使用して、等化器の重みの第２のセットを推定するステップと、
前記推定された利得および位相と、前記推定された等化器の重みの第２のセットを使用して、前記主要データ・セグメントを復号するステップと
を備える方法。
【請求項２】
前記等化器の重みの第１のセットを推定するステップは、最小二乗コスト関数を最小化するステップを備える請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記チャネルの不備は、前記通信チャネルのタイミング・オフセットを含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記制御データを抽出するステップは、
前記補助データ・セグメントを前記コードワードのセットと比較するステップと、
前記比較に基づき前記コードワードのセットからコードワードを選択するステップと
を備える請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記補助データ・セグメントは、非コヒーレントな変調形式を使用して符号化される請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記補助データ・セグメントは、Ｗａｌｓｈ−Ｈａｄａｍａｒｄ符号を使用して符号化される請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記比較ステップは、前記補助データ・セグメントと前記セットのコードワードに高速Ｈａｄａｍａｒｄ変換（ＦＨＴ）を行うことにより、前記補助データ・セグメントと前記コードワードのセットとの相関をとるステップを備える請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記選択ステップは、前記ＦＨＴの結果最大の絶対値を有するコードワードを前記セットから選択するステップを備える請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記比較ステップは、前記補助データ・セグメントと前記コードワードの相関をとるステップを備える請求項４に記載の方法。
【請求項１０】
前記利得と位相を推定するステップは、
前記第１のトレーニング・セグメント中の利得と位相の測定値を求めるステップと、
前記第２のトレーニング・セグメント中の利得と位相の測定値を求めるステップと、
前記第１のトレーニング・セグメント中の前記利得と位相の測定値と、前記第２のトレーニング・セグメント中の前記利得と位相の測定値との間を補間することにより、前記バーストにわたる前記利得と位相を求めるステップとを備える請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記等化器の重みの第２のセットを推定するステップは、最小二乗コスト関数を最小にするステップを備える請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記主要データ・セグメントを復号するステップは、
前記主要データ・セグメントにわたる前記利得と位相を補償するステップと、
前記等化器の重みの第２のセットを前記主要データ・セグメントに適用するステップと、
前記主要データ・セグメントに含まれる前記ユーザ・データを抽出するステップと
を備える請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ユーザ・データを抽出するステップは、前記抽出された制御データによって示される変調形式を前記主要データ・セグメントに適用するステップを備える請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記補助データ・セグメントは、ＦＡＣＣＨ（Ｆａｓｔ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｃｈａｎｎｅｌ）からなる請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
通信チャネルでバーストを受信するステップであって、前記バーストは第１の既知のトレーニング・シーケンスを含む第１のトレーニング・セグメントを備え、前記第１のトレーニング・セグメントはユーザ・データを含む主要データ・セグメントに先行し、前記主要データ・セグメントは制御データを表すコードワードのセットの１つを含む補助データ・セグメントに先行するステップと、
前記トレーニング・セグメントを使用して前記通信チャネルのタイミング・オフセットを判定するステップと、
前記トレーニング・セグメントにわたる前記通信チャネルの利得と位相を求めるステップと、
前記補助データ・セグメントを復号して前記補助データ・セグメントに含まれるコードワードのセットからコードワードを判定することにより、前記制御データを抽出するステップと、
前記補助データ・セグメントにわたる前記通信チャネルの利得と位相を求めるステップと、
前記求められたタイミング・オフセット、前記求められた前記トレーニング・セグメントにわたる利得と位相、および前記求められた前記補助データ・セグメントにわたる利得と位相を使用して、前記主要データ・セグメントを復号するステップと
を備える方法。
【請求項１６】
前記補助データ・セグメントを復号して前記補助データ・セグメントに含まれるコードワードのセットからコードワードを判定することにより、前記制御データを抽出するステップは、
前記補助データ・セグメントと前記コードワードのセットを比較するステップと、
前記比較に基づき前記コードワードのセットからコードワードを選択するステップと
を備える請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記補助データ・セグメントは、非コヒーレントな変調形式を使用して符号化される請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記補助データ・セグメントは、Ｗａｌｓｈ−Ｈａｄａｍａｒｄ符号を使用して符号化される請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記比較ステップは、前記補助データ・セグメントと前記セットのコードワードに高速Ｈａｄａｍａｒｄ変換（ＦＨＴ）を行うことにより、前記補助データ・セグメントと前記コードワードのセットとの相関をとるステップを備える請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記コードワードを選択するステップは、前記ＦＨＴの結果最大の絶対値を有するコードワードを前記セットから選択するステップを備える請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記補助データ・セグメントと前記コードワードのセットを比較するステップは、前記補助データ・セグメントと前記コードワードのセットの相関をとるステップを備える請求項１６に記載の方法。
【請求項２２】
前記主要データ・セグメントを復号するステップは、
前記求められた前記主要データ・セグメントにわたるタイミング・オフセットを補償するステップと、
前記トレーニング・セグメントにわたる前記求められた利得および位相と、前記求められた前記補助データ・セグメントにわたる利得と位相との間を補間することにより、前記主要データ・セグメントにわたる利得と位相を求めるステップと、
前記求められた主要データ・セグメントにわたる利得と位相を補償するステップと、
前記主要データ・セグメントに含まれる前記ユーザ・データを抽出するステップと
を備える請求項１５に記載の方法。
【請求項２３】
前記ユーザ・データを抽出するステップは、前記抽出された制御データによって示される変調形式を前記主要データ・セグメントに適用するステップを備える請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記補助データ・セグメントは、ＦＡＣＣＨ（Ｆａｓｔ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｃｈａｎｎｅｌ）からなる請求項１５に記載の方法。
【請求項２５】
通信チャネルで通信信号を受信するステップであって、前記信号は、主要データ・セグメントと補助データ・セグメントを備え、前記主要データ・セグメントと前記補助データ・セグメントは、情報を伝達するために使用されるデータを含むステップと、
前記補助データ・セグメントを使用して前記通信チャネルのパラメータを求めるステップと
を備える方法。
【請求項２６】
前記求められたパラメータを使用して前記主要データ・セグメントに含まれるデータを復号することにより、主要情報を抽出するステップをさらに備える請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
補助的情報を抽出するステップをさらに備え、前記補助的情報を抽出するステップは、前記補助データ・セグメントに含まれる前記データを復号するステップを備え、
前記主要情報を抽出するステップは、前記抽出された補助情報を使用して前記主要情報を抽出するステップを備える請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記補助情報は、前記主要データ・セグメントを符号化するのに使用された変調形式についての情報を備え、前記主要情報は、前記通信チャネルで通信されるユーザ・データを備える請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記パラメータは、前記通信チャネルの位相パラメータを備える請求項２５に記載の方法。
【請求項３０】
前記位相パラメータは、前記通信チャネルの周波数オフセットを備える請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記パラメータは、前記通信チャネルのタイミング・オフセットを備える請求項２５に記載の方法。
【請求項３２】
前記パラメータは、前記通信チャネルのインパルス応答を備える請求項２５に記載の方法。
【請求項３３】
前記パラメータは、前記通信チャネルで使用される空間的処理のパラメータを備える請求項２５に記載の方法。
【請求項３４】
前記パラメータは、前記通信チャネルの利得と位相を備える請求項２５に記載の方法。
【請求項３５】
前記補助データ・セグメントは、ＦＡＣＣＨ（Ｆａｓｔ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｃｈａｎｎｅｌ）からなる請求項２５に記載の方法。
【請求項３６】
前記信号はバーストからなる請求項２５に記載の方法。
【請求項３７】
前記パラメータを求めるステップは、
前記補助データ・セグメントと予想されるコードワードのセットとを比較するステップと、
前記比較に基づき前記予想されるコードワードのセットからコードワードを選択するステップと、
前記補助データ・セグメントと前記選択されたコードワードを比較することにより、前記通信チャネルのパラメータを求めるステップと
を備える請求項２５に記載の方法。
【請求項３８】
前記補助データ・セグメントは、非コヒーレントな変調形式を使用して符号化される請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記補助データ・セグメントは、Ｗａｌｓｈ−Ｈａｄａｍａｒｄ符号を使用して符号化される請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記補助データを比較するステップは、前記補助データ・セグメントと前記セットの予想される各コードワードとに高速Ｈａｄａｍａｒｄ変換（ＦＨＴ）を行うことにより、前記補助データ・セグメントと前記予想されるコードワードのセットとの相関を取るステップを備える請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記コードワードを選択するステップは、前記ＦＨＴの結果最大の絶対値を有するコードワードを前記セットから選択するステップを備える請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記補助データ・セグメントを比較するステップは、前記補助データ・セグメントと前記予想されるコードワードのセットとの相関をとるステップを備える請求項３７に記載の方法。
【請求項４３】
前記受信信号は、さらにトレーニング・セグメントを備え、前記トレーニング・セグメントは既知のトレーニング・シーケンスを含み、前記主要データ・セグメントは、前記受信信号中で前記トレーニング・セグメントと前記補助データ・セグメントの間に位置する請求項２５に記載の方法。
【請求項４４】
前記トレーニング・セグメントを使用して前記通信チャネルのパラメータを求めるステップと、
前記トレーニング・セグメントを使用して求められたパラメータと、前記補助データ・セグメントを使用して求められたパラメータを使用して、前記主要セグメント中の前記通信チャネルのパラメータを求めるステップと
をさらに備える請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記主要セグメント中の前記通信チャネルのパラメータを求めるステップは、前記トレーニング・セグメントを使用して求められたパラメータと、前記補助データ・セグメントを使用して求められたパラメータとの間を補間するステップを備える請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
変調データを搬送する通信バーストであって、前記データは、
第１の既知のトレーニング・シーケンスを含む第１のトレーニング・セグメントと、
制御データを含む補助データ・セグメントと、
ユーザ・データを含む主要データ・セグメントと、
第２の既知のトレーニング・シーケンスを含む第２のトレーニング・セグメントと
を備え、
前記第１のトレーニング・セグメントは前記補助データ・セグメントに先行し、前記補助データ・セグメントは前記主要データ・セグメントに先行し、前記主要データ・セグメントは前記第２のトレーニング・セグメントに先行するバースト。
【請求項４７】
前記制御データは、コードワードのセットの１つによって表される請求項４６に記載のバースト。
【請求項４８】
前記コードワードのセットは、Ｗａｌｓｈ−Ｈａｄａｍａｒｄコードワードのセットからなる請求項４７に記載のバースト。
【請求項４９】
前記コードワードのセットは、閾値未満の最大相互相関を有する請求項４７に記載のバースト。
【請求項５０】
前記コードワードのセットは、閾値未満の非ゼロのラグについての最大自己相関を有する請求項４７に記載のバースト。
【請求項５１】
変調データを搬送する通信バーストであって、前記データは、
第１の既知のトレーニング・シーケンスを含むトレーニング・セグメントと、
ユーザ・データを含む主要データ・セグメントと、
制御データを含む補助データ・セグメントと
を備え、
前記トレーニング・セグメントは前記主要データ・セグメントに先行し、前記主要データ・セグメントは前記補助データ・セグメントに先行するバースト。
【請求項５２】
前記制御データは、コードワードのセットの１つによって表される請求項５１に記載のバースト。
【請求項５３】
前記コードワードのセットはＷａｌｓｈ−Ｈａｄａｍａｒｄコードワードのセットからなる請求項５２に記載のバースト。
【請求項５４】
前記コードワードのセットは閾値未満の最大相互相関を有する請求項５２に記載のバースト。
【請求項５５】
前記コードワードのセットは閾値未満の非ゼロのラグの最大自己相関を有する請求項５２に記載のバースト。
【請求項５６】
変調データを搬送する通信バーストであって、前記データは、
既知のトレーニング・シーケンスを含むトレーニング・セグメントと、
制御データを含む補助データ・セグメントと、
前記トレーニング・セグメントと前記補助データ・セグメントの間に位置し、ユーザ・データを含む主要データ・セグメントと
を備える通信バースト。
【請求項５７】
第２の既知のトレーニング・シーケンスを含む第２のトレーニング・セグメントをさらに備え、前記第２のトレーニング・セグメントは前記補助データ・セグメントに隣接する請求項５６に記載のバースト。
【請求項５８】
通信チャネルで通信信号を受信する受信器であって、前記信号は主要データ・セグメントと補助データ・セグメントを備え、前記主要データ・セグメントと補助データ・セグメントは情報を伝達するために使用されるデータを含む受信器と、
前記受信された通信信号の補助データ・セグメントを使用して前記通信チャネルのパラメータを求めるプロセッサと、
を備える通信デバイス。
【請求項５９】
前記プロセッサは、前記求められたパラメータを使用して前記主要データ・セグメント中に含まれる前記データを復号することにより、主要な情報を抽出する請求項５８に記載の通信デバイス。
【請求項６０】
前記プロセッサはさらに、前記補助データ・セグメントに含まれる前記データを復号することにより補助的情報を抽出し、前記抽出された補助的情報を使用して前記主要な情報を抽出する請求項５９に記載の通信デバイス。
【請求項６１】
前記補助的情報は、前記主要データ・セグメントを符号化するのに使用された変調形式についての情報を含み、前記主要情報は、前記通信チャネルで通信されるユーザ・データを含む請求項６０に記載の通信デバイス。
【請求項６２】
前記パラメータは、前記通信チャネルの位相パラメータを含む請求項５８に記載の通信デバイス。
【請求項６３】
前記位相パラメータは、前記通信チャネルの周波数オフセットを備える請求項６２に記載の通信デバイス。
【請求項６４】
前記パラメータは、前記通信チャネルのタイミング・オフセットを備える請求項５８に記載の通信デバイス。
【請求項６５】
前記パラメータは、前記通信チャネルのインパルス応答を備える請求項５８に記載の通信デバイス。
【請求項６６】
前記パラメータは、前記通信チャネルで使用される空間的処理のパラメータを備える請求項５８に記載の通信デバイス。
【請求項６７】
前記パラメータは、前記通信チャネルの利得と位相を備える請求項５８に記載の通信デバイス。
【請求項６８】
前記補助データ・セグメントは、ＦＡＣＣＨ（Ｆａｓｔ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｃｈａｎｎｅｌ）からなる請求項５８に記載の通信デバイス。
【請求項６９】
前記信号はバーストからなる請求項５８に記載の通信デバイス。
【請求項７０】
前記プロセッサは、
前記補助データ・セグメントを予想されるコードワードのセットと比較し、
前記比較に基づき前記予想されるコードワードのセットからコードワードを選択し、
前記補助データ・セグメントを前記選択されたコードワードと比較する
ことにより前記パラメータを求める請求項５８に記載の通信デバイス。
【請求項７１】
前記補助データ・セグメントは、非コヒーレントな変調形式を使用して符号化される請求項７０に記載の通信デバイス。
【請求項７２】
前記補助データ・セグメントは、Ｗａｌｓｈ−Ｈａｄａｍａｒｄ符号を使用して符号化される請求項７１に記載の通信デバイス。
【請求項７３】
前記プロセッサはさらに、前記補助データ・セグメントと前記セット中の予想される各コードワードとに高速Ｈａｄａｍａｒｄ変換（ＦＨＴ）を行うことにより前記補助データ・セグメントと前記予想されるコードワードのセットとの相関をとることにより、前記補助データ・セグメントと前記予想されるコードワードのセットとを比較する高速Ｈａｄａｍａｒｄ変換モジュールを備える請求項７２に記載の通信デバイス。
【請求項７４】
前記プロセッサは、前記ＦＨＴの結果最大の絶対値を有するコードワードを選択することにより、前記予想されるコードワードのセットから前記コードワードを選択する請求項７３に記載の通信デバイス。
【請求項７５】
前記プロセッサは、前記補助データ・セグメントと前記予想されるコードワードのセットとの相関をとることにより、前記補助データ・セグメントと前記予想されるコードワードのセットとを比較する請求項７０に記載の通信デバイス。
【請求項７６】
前記受信信号はさらにトレーニング・セグメントを備え、前記トレーニング・セグメントは、既知のトレーニング・シーケンスを含み、前記主要データ・セグメントは、前記受信信号中で前記トレーニング・セグメントと前記補助データ・セグメントの間に位置する請求項５８に記載の通信デバイス。
【請求項７７】
前記プロセッサはさらに、
前記トレーニング・セグメントを使用して前記通信チャネルのパラメータを求め、
前記トレーニング・セグメントを使用して求められたパラメータと、前記補助データ・セグメントを使用して求められたパラメータを使用して、前記主要セグメント中の前記通信チャネルのパラメータを求める請求項７６に記載の通信デバイス。
【請求項７８】
前記プロセッサは、前記トレーニング・セグメントを使用して求められたパラメータと、前記補助データ・セグメントを使用して求められたパラメータとの間を補間することにより、前記主要セグメント中の前記通信チャネルのパラメータを求める請求項７７に記載の通信デバイス。
【請求項７９】
プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに、
通信チャネルで通信信号を受信するオペレーションであって、前記信号は主要データ・セグメントと補助データ・セグメントを備え、前記主要データ・セグメントと補助データ・セグメントは、情報を伝達するために使用されるデータを含むオペレーションと
前記補助データ・セグメントを使用して前記通信チャネルのパラメータを求めるオペレーションと
を行わせる命令を表すデータが格納された機械可読媒体。
【請求項８０】
前記命令はさらに、前記プロセッサに、前記求められたパラメータを使用して前記主要データ・セグメントに含まれる前記データを復号することにより主要な情報を抽出することを含むオペレーションを行わせる請求項５８に記載の機械可読媒体。
【請求項８１】
前記命令はさらに、前記プロセッサに、
前記補助データ・セグメントに含まれる前記データを復号することにより補助的情報を抽出するオペレーション
を行わせ、
前記主要な情報の抽出は、前記抽出された補助的情報をさらに使用する請求項５９に記載の機械可読媒体。
【請求項８２】
前記補助情報は、前記主要データ・セグメントを符号化するのに使用された変調形式についての情報を備え、前記主要情報は、前記通信チャネルで通信されるユーザ・データを備える請求項８１に記載の機械可読媒体。
【請求項８３】
前記パラメータは、前記通信チャネルの位相パラメータを備える請求項７９に記載の機械可読媒体。
【請求項８４】
前記位相パラメータは、前記通信チャネルの周波数オフセットを備える請求項８３に記載の機械可読媒体。
【請求項８５】
前記パラメータは、前記通信チャネルのタイミング・オフセットを備える請求項７９に記載の機械可読媒体。
【請求項８６】
前記パラメータは、前記通信チャネルのインパルス応答を備える請求項７９に記載の機械可読媒体。
【請求項８７】
前記パラメータは、前記通信チャネルで使用される空間的処理のパラメータを備える請求項７９に記載の機械可読媒体。
【請求項８８】
前記パラメータは、前記通信チャネルの利得と位相を備える請求項７９に記載の機械可読媒体。
【請求項８９】
前記補助データ・セグメントは、ＦＡＣＣＨ（Ｆａｓｔ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｃｈａｎｎｅｌ）からなる請求項７９に記載の機械可読媒体。
【請求項９０】
前記信号はバーストからなる請求項７９に記載の機械可読媒体。
【請求項９１】
前記補助データ・セグメントを使用して前記通信チャネルのパラメータを求めるオペレーションは、
前記補助データ・セグメントを予想されるコードワードのセットと比較するオペレーションと、
前記比較に基づいて前記予想されるコードワードのセットからコードワードを選択するオペレーションと、
前記補助データ・セグメントと前記選択されたコードワードを比較することにより前記通信チャネルのパラメータを求めるオペレーションと
を備える請求項７９に記載の機械可読媒体。
【請求項９２】
前記補助データ・セグメントは、非コヒーレントな変調形式を使用して符号化される請求項９１に記載の機械可読媒体。
【請求項９３】
前記補助データ・セグメントは、Ｗａｌｓｈ−Ｈａｄａｍａｒｄ符号を使用して符号化される請求項９２に記載の機械可読媒体。
【請求項９４】
前記補助データ・セグメントと前記予想されるコードワードのセットを比較するオペレーションは、前記補助データ・セグメントと前記セットの予想される各コードワードに高速Ｈａｄａｍａｒｄ変換（ＦＨＴ）を行うことにより、前記補助データ・セグメントと前記コードワードのセットとの相関をとるオペレーションを備える請求項９３に記載の機械可読媒体。
【請求項９５】
前記予想されるコードワードのセットから前記コードワードを選択するオペレーションは、前記ＦＨＴの結果最大の絶対値を有するコードワードを前記セットから選択するオペレーションを備える請求項９４に記載の機械可読媒体。
【請求項９６】
前記補助データ・セグメントと前記予想されるコードワードのセットを比較するオペレーションは、前記補助データ・セグメントと前記予想されるコードワードのセットの相関をとるオペレーションを備える請求項９１に記載の機械可読媒体。
【請求項９７】
前記受信信号はさらにトレーニング・セグメントを備え、前記トレーニング・セグメントは、既知のトレーニング・シーケンスを含み、前記主要データ・セグメントは、前記受信信号中で前記トレーニング・セグメントと前記補助データ・セグメントの間に位置する請求項７９に記載の機械可読媒体。
【請求項９８】
前記命令はさらに前記プロセッサに、
前記トレーニング・セグメントを使用して前記通信チャネルのパラメータを求めるオペレーションと、
前記トレーニング・セグメントを使用して求められたパラメータと、前記補助データ・セグメントを使用して求められたパラメータを使用して、前記主要セグメント中の前記通信チャネルのパラメータを求めるオペレーションと
を行わせる請求項９７に記載の機械可読媒体。
【請求項９９】
前記主要セグメント中の前記通信チャネルのパラメータを求めるオペレーションは、前記トレーニング・セグメントを使用して求められたパラメータと、前記補助データ・セグメントを使用して求められたパラメータとの間を補間するオペレーションを備える請求項９８に記載の機械可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムの分野に関し、詳細にはトレーニングのためにオーバーヘッド・データを使用することに関する。
【背景技術】
【０００２】
セルラ方式の音声とデータの無線システムなどの移動無線通信システムは、通例、携帯電話や無線ウェブ・デバイスなどの移動型または固定型のユーザ端末が使用することができるいくつかの基地局を異なる場所に有する。各基地局は、通信チャネルを使用してユーザ端末と通信する。例えば、通信チャネルは、ある物理的な搬送波周波数のＴＤＭＡ（時分割多重接続）フレーム中の１タイムスロットである。ＴＤＭＡフレームは、例えば、３つのダウンリンクの送信タイムスロットと、その後に続く３つのアップリンクの受信タイムスロットを含んでいる。タイムスロットを使用して通信バーストを送信する。すなわちタイムスロットは連続した信号に境界を指示する。通信バーストは、明確に限定された始まりと終わりを有する信号である。したがって、各タイムスロットが１つのバーストを含むことができる。
【０００３】
物理的な搬送波周波数は、８００ＭＨｚや１．９ＧＨｚなどの中心周波数を中心とする２００ｋＨｚ帯域等である。したがって、基地局は、所与のフレームに、その搬送波周波数で、例えば２番目の送信タイムスロットと受信タイムスロットで所与のユーザ端末に送信する。さらに、通信チャネルは、ＦＤＤ（周波数分割二重）、ＴＤＤ（時間分割二重）などの一般的な二重化技術と、ＦＤＭＡ（周波数分割多重接続）やＣＤＭＡ（符号分割多重接続）などの一般的な多重化接続技術を使用して編成することができる。チャネルはさらに、交互に変わるリソースを指示するホッピング関数に従って編成することができる。
【０００４】
通信チャネルは、情報を伝達する信号を送信するために使用される。情報は、ユーザ・データまたは制御データである。制御データは、ＦＡＣＣＨセグメントなど、信号の補助的なデータ・セグメントにある。通例、この制御データには、電力制御、チャネル割り当て、その他の非ユーザ・データなど、主要なユーザ・データの通信を可能にする情報が含まれる。通信チャネルは、情報を伝達しないが受信器で完全に既知の信号を送信するためにも使用することができる。そのような信号は、トレーニング信号あるいはパイロット信号と称される。トレーニング信号は、一般にはトレーニング・シーケンスと呼ばれる既知のシンボル・シーケンスを送信するなどの多くの方式で生成することができる。以下の説明では、用語「トレーニング信号」と「トレーニング・シーケンス」は、時に同義で使用する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
トレーニング信号は、ＳＮＲ（信号対雑音比）、空間パラメータ、タイミング、周波数オフセットなどのチャネル・パラメータと特性を測定するために使用することができる。トレーニング信号は、同期、較正、あるいは空間フィルタや時間フィルタの重みの計算にも使用することができる。トレーニング・シーケンスは、例えば既知のトレーニング・シーケンスなどの既知の送信信号と受信した信号を比較できるので有用である。トレーニングとは、一般に、受信信号と基準信号の比較を含む何らかのオペレーションを行うことを意味する。したがって、上記のトレーニング信号とトレーニング・シーケンスの使用法はすべてトレーニングである。トレーニング・シーケンスとトレーニング信号は情報を含んでいないので、通信ネットワークの効率性を低下させるオーバーヘッドとなる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、補助データを使用してトレーニングを行うために使用することができる。一実施態様によれば、本発明は、両方とも情報を伝達する主要データ・セグメントと補助データ・セグメントを有する通信チャネルの通信信号を受信し、補助データ・セグメントを使用して通信チャネルのパラメータを判定することを含む。本発明の別の実施態様では、通信信号は、既知のトレーニング信号を含んだトレーニング・セグメントをも含んでもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
添付図面の図に本発明を限定ではなく例として図示する。図面中同様の参照符号は同様の要素を指す。
【０００８】
本発明の一実施形態によれば、ＦＡＣＣＨ、ＴＦＣＩ、または同様の制御データ・シーケンスを使用して、受信信号の位相、利得、フィルタの重み、または空間パラメータを求めることができる。ＦＡＣＣＨは、トレーニング・シーケンスとして、またはトレーニング・シーケンスに加えて使用することができる。ＦＡＣＣＨとトレーニング・シーケンスをともに使用して、受信信号のペイロードの位相または他のパラメータを推定することができる。
【０００９】
補助データ・セグメントを使用したトレーニング
図１を参照して本発明の一実施形態を理解することができる。図１に、補助データ・セグメントを使用したトレーニングの流れ図を示す。初めに、ある通信チャネルで、図５の受信器４８または図４の受信器モジュール５などの受信器が信号を受信する１１０。一実施形態では、この信号はバーストである。信号は、主要データ・セグメントと補助データ・セグメントを含む。主要データ・セグメントはユーザ・データを搬送するために使用される。一実施形態では、補助データ・セグメントは、電力制御情報、主要データ・セグメントに関する変調クラス情報、ＳＩＮＲ（信号対干渉および雑音比）のリポート、チャネル割り当てコマンド、バッファ・ステータス・リポートなどの制御情報を搬送するために使用される。
【００１０】
異なるシステムでは、異なる用語を使用して補助データ・セグメントを表す。例えば、特にＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）プロトコルでは、補助データ・セグメントは、ＦＡＣＣＨ（Ｆａｓｔ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｃｈａｎｎｅｌ）と呼ばれる。Ｗ−ＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ−ＣＤＭＡ）では、ＴＦＣＩ（Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｆｏｒｍａｔ  Ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ  Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）と称される。他のプロトコルと標準では、補助データ・セグメントに他の名前を有することもある。補助データ・セグメントは、主要データ・セグメントと比べて識別する特徴を備える必要がなく、ユーザ・データを含むどのようなタイプのデータの搬送にも使用することができる。しかし、補助データ・セグメントは一般には、時間の経過にわたって同じ変調形式を使用し、制御情報を搬送するために使用される。補助データ・セグメントは、信号、タイムスロット、あるいはバースト中で一定の位置にあってもよく、またはフラグ・ビットや他の標識によって指示されることができる。
【００１１】
信号が受信されると、補助データ・セグメントが復号され１２０、補助データが抽出される。一実施形態では、補助データは、上記のように主要セグメントについての変調クラス情報などの情報や他の制御情報を通信するために使用される点で、トレーニング・シーケンスと異なる。これに対して、トレーニング・シーケンスは、受信器で完全に既知である。一実施形態では、補助データは、電力制御情報などの特定の情報を通信するためにのみ使用される点でユーザ・データとも異なる。これに対し、ユーザ・データは、一般にはどのような情報の通信にも使用することができる。したがって、補助データは受信器で完全には既知ではないが、ユーザ・データに比べて予測可能性がある。補助データは、例えば変調形式のためにも、より予測可能である場合がある。補助データ・セグメントの符号化に使用された変調形式が、主要データ・セグメントの符号化に使用された変調形式より少ないシンボルあるいはコンステレーション（ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ）・ポイントを使用している場合、補助データ・セグメントは、主要データ・セグメントよりも予測が可能となる。
【００１２】
本発明の一実施形態では、補助データ・セグメントは、Ｗａｌｓｈ−Ｈａｄａｍａｒｄ符号を使用して符号化される。Ｗａｌｓｈ−Ｈａｄａｍａｒｄ符号は、非コヒーレントな変調形式である、すなわち復号に位相の参照が必要とされないので、補助データ・セグメントを復号するためにトレーニング・シーケンスが必要とされない。そのような実施形態では、受信信号はトレーニング・シーケンスを含む必要がない。しかし、受信信号がトレーニング・シーケンスを含む場合でも、補助データ・セグメントは追加的なトレーニングに使用することができる。あるいは、補助データ・セグメントはコヒーレントな変調形式を使用して符号化してもよい。その場合は、受信信号は、補助データ・セグメントを復号するのに十分ないくらかのトレーニングを含むことができる。そこで、本発明の一実施形態により、主要データ・セグメントを復号するのに必要とされる追加的なトレーニングに、補助データ・セグメントを使用することができる。
【００１３】
本発明の一実施形態では、補助データ・セグメントは、特定の情報しか搬送しないので、有限数のコードワードの１つを含んでいることが受信器で分かっており、コードワードは、ビットまたはシンボル・シーケンスである。したがって、一部のシンボルが正しく検出されなくとも、受信された補助データ・セグメントに最も近いコードワードを可能なコードワードのセットに見つけることにより、正しいコードワードを識別することができる。一実施形態では、このコードワードは、受信され、復調された補助データ・セグメントとの最も高い相関を有するコードワードである。
【００１４】
補助データ・セグメントが復号されると、そのセグメントを使用して、空間パラメータ、タイミング、周波数オフセットなどの位相パラメータといったチャネル・パラメータをトレーニングのために判定する１３０。このトレーニングは、受信されたコードワードと復号されたコードワード、または受信信号と推定される送信信号すなわち基準信号とを比較することによって行うことができる。補助データ・セグメントは、トレーニング・シーケンスと同様に、受信信号あるいはシンボル・シーケンスと、送信信号あるいはシンボル・シーケンスとの両方が受信器で分かっているので、トレーニング・シーケンスとして使用することができる。チャネル・パラメータが求められると、そのパラメータを使用して主要データ・セグメントを復号することができる。
【００１５】
ＦＡＣＣＨを使用した周波数オフセットの判定
次いで図２を参照して本発明の一実施形態を説明する。図２に、ＦＡＣＣＨを使用したバースト中の周波数オフセットの判定の流れ図を示す。本発明のこの実施形態は、バーストを使用するシステムとの関連で説明するが、このシステムでは補助データ・セグメントすなわちＦＡＣＣＨを使用して周波数オフセットを求める。この例では、図３の受信器モジュール５などの基地局受信器によってＦＡＣＣＨを使用して、アップリンク・バーストの周波数オフセットを求める。上記のように、本発明は、これらの具体的な詳細に限定されない。
【００１６】
まず、ある通信チャネルで、図５のデバイスなどの基地局の受信器でユーザ端末からバーストが受信される２１０。表１に、受信バーストの一例の内容を示す。
【００１７】
【表１】
2005531260.tif 000003
【００１８】
１１４μｓのトレーニング・セグメントは、５７シンボルの既知のトレーニング・シーケンスを含む。このシーケンスは、受信器で完全に分かっており、したがって情報を一切伝達しない。このシーケンスは、任意のシンボル・シーケンスでよいが、一般にはいくつかの望ましい性質を有する。トレーニング・シーケンスの各種の使用法は上記で述べた。
【００１９】
３６４μｓの主要ペイロード・セグメントは１８２シンボルのユーザ・データを含む。バースト中の情報ビットの量は、ユーザ・データを符号化するのに使用される変調形式によって決まる。ユーザ・データ、すなわち主要データは、エンド・ユーザによって通信される情報である。これには、音声データ、視覚データ、テキスト・データ、あるいは他の種の情報が含まれる。一般には、主要ユーザ・データを送信することが通信ネットワークを使用する理由である。
【００２０】
３２μｓのＦＡＣＣＨペイロード・セグメントは、１６シンボルの補助データを含む。補助データすなわちＦＡＣＣＨデータは、上記のように変調クラス、電力制御、他の補助的情報などの制御データである。バーストは、Ｒａｍｐ−Ｕｐセグメント、Ｒａｍｐ−Ｄｏｗｎセグメント、Ｇｕａｒｄセグメントをも含む。
【００２１】
上記のようなバーストが受信されると、トレーニング・セグメント中に送信された既知のトレーニング・シーケンスを使用して通信チャネルのタイミングを判定する２２０。これは、例えば、既知のトレーニング・シーケンスを使用して基準信号を生成し、受信信号と、様々に異なるタイムラグを有するオーバーサンプリングされた基準信号のコピーとの相関をとり、最大の相関と一致するタイムラグをトレーニングとして選ぶことによって行うことができる。トレーニング・シーケンスを使用して、トレーニング・セグメント中の通信チャネルの位相などの位相の測定値も判定する２３０。これは、例えば、変調速度を合わせた（ｂａｕｄ−ａｌｉｇｎｅｄ）、すなわちタイミングを補正した受信信号と基準信号との相関をとることによって行うことができる。
【００２２】
一実施形態では、ＦＡＣＣＨは、１６ａｒｙのＷａｌｓｈ−Ｈａｒａｍａｒｄ符号などの堅牢な変調方式を使用して符号化されるが、主要データ・セグメントは、変わる可能性のある変動する変調形式を有する。すなわち、ユーザ・データを含む主要ペイロードの符号化に使用される変調方式はバーストごとに異なる可能性がある。特定のバーストで使用される変調形式は、そのバーストが符号化された時の通信チャネルの品質に依存する可能性がある。チャネル品質は、ＳＩＮＲまたは何らかの他のチャネル品質パラメータを使用して判定することができる。したがって、主要データ・セグメントを復号するために、主要データ・セグメントの符号化に使用された変調方式が受信器に通知される。一実施形態では、ＦＡＣＣＨまたはＦＡＣＣＨの一部分が、主要セグメントについての変調クラス情報を搬送する。一実施形態では、ＦＡＣＣＨに可能なＷａｌｓｈ−Ｈａｄａｍａｒｄコードワードは１６個ある。したがって、主要データ・セグメントは、１６個の変調形式の１つを使用して符号化することができる。あるいは、主要データ・セグメントは、わずか８個、あるいは１６未満の数の変調形式の１つを使用して符号化することができ、余分の情報容量を使用して電力制御などの他の情報を通信してもよい。
【００２３】
トレーニング・シーケンスから位相が判定されると、ＦＡＣＣＨペイロードを復号する２４０。一実施形態では、Ｗａｌｓｈ−Ｈａｄａｍａｒｄ復号器を使用してＦＡＣＣＨを復号する。例えば、復号器は、ＦＨＴ（高速Ｈａｄａｍａｒｄ変換）を適用して、可能な各Ｗａｌｓｈ−Ｈａｄａｍａｒｄコードワードと、受信したＦＡＣＣＨペイロードとの相関をとることができる。そして、最大の相関を有するコードワードを、復号されたＦＡＣＣＨペイロードに指定することができる。他のコードワードと復号器も設計することができる。設計されたコードワードのセットは、低い信号対雑音比でより容易な検出を可能にする、優れた自己相関と相互相関の特性を備えることができる。受信されたＦＡＣＣＨペイロードと復号されたＦＡＣＣＨペイロードの両方が分かると、復号されたＦＡＣＣＨペイロードをトレーニング・シーケンスとして使用して、ＦＡＣＣＨセグメントにおける通信チャネルの位相などの位相測定値を求める２５０。
【００２４】
この実施形態では、主要ペイロードはトレーニング・セグメントとＦＡＣＣＨペイロードの間に位置するので、求めた２つの位相を使用して受信バーストの位相の傾きを求めることができる。位相の傾きは、バースト中の通信チャネルの周波数オフセットを表すため、位相の測定値を使用して周波数オフセットを求める２６０。位相の傾きを求める１方式は、バーストの開始部のトレーニング・シーケンスにおける位相の測定から、バーストの最後のＦＡＣＣＨにおける位相の測定までの間に位相が継続的に変動すると仮定するものである。この仮定を使用して、２つの位相測定の間の線形補間により、主要ペイロード全体にわたる位相の傾きを計算することができる。代替実施形態では、非線形の補間、平均、各種の他の統計的手法などの他の方法を使用して位相の傾きを求めることができる。バーストが、トレーニング・セグメントとＦＡＣＣＨセグメントの間に位置しない主要ペイロードを含む代替実施形態では、外挿などの他の手段で位相の傾きを計算することができる。
【００２５】
次いで、主要ペイロードを復号する２７０。主要ペイロードを復号するために、判定したタイミングを受信バーストに適用してチャネルと無線の同調を補償する。次いで、求められたそのバーストの位相の傾きだけ受信バーストの位相をオフセットすることにより周波数オフセットを除去する。復号器は次いで、復号されたＦＡＣＣＨペイロードによって示される変調形式を使用して、主要ペイロードからユーザ・データ・ビットを抽出する。
【００２６】
上記の説明の一部では、表１を参照してバーストを説明した。しかし、代替実施形態では、受信バーストがトレーニング・セグメントをまったく含まない場合がある。そうした実施形態では、すべての必要なトレーニングは、ＦＡＣＣＨまたは他の補助データ・セグメントを使用して行われる。それらの実施形態では、トレーニングなしで復調できる方式でＦＡＣＣＨを変調することができる。一実施形態では、受信バーストは、２つ以上の別個のＦＡＣＣＨセグメントを含んでおり、そのうち任意数をトレーニングに使用するか、別の容量のトレーニング・シーケンスの代わりに使用することができる。トレーニング・セグメントが排除される場合は、トレーニング・シンボルを使用してユーザ・データあるいは他のデータを送信することができる。排除されたトレーニング・シンボルは、主要ペイロードに入れる、完全に省略する、ＦＡＣＣＨまたは他の目的に使用することができる。
【００２７】
さらに、上記の説明の一部では、トレーニングに使用される補助データ・セグメントをＦＡＣＣＨとして説明した。ただし、上記のように、本発明の実施形態により、どのような補助データ・セグメントをトレーニングに使用してもよい。補助データ・セグメントは、少なくとも部分的には、予測可能であるが完全には既知ではないデータを含む点で他のデータ・セグメントと異なる。補助データが予測可能であるとは、可能などのシンボル・シーケンスとも対照的に、例えば最初の８シンボルなどの補助データの少なくとも一部が、一定数のシーケンスしか含むことができないことを意味する。
【００２８】
例えば、ＢＰＳＫ変調形式のように可能なシンボルが２つある場合、１６シンボルの補助データ・セグメントに可能なシーケンスの合計数は２16＝６５５３６になる。例えば、１６個の可能なシンボル・シーケンスすなわちコードワードのみが補助セグメントの１６シンボル部分を占めることができる場合は、それら１６シンボルの内容が予測可能となる。例えば、その１６シンボル位置にある受信シンボル・シーケンスが、許されるどのコードワードとも一致しないが、１つのシンボルを変更すれば１つのコードワードと一致し、３つのシンボルを変更すれば別のコードワードと一致する場合には、本来送信されたコードワードは、２番目のコードワードより１番目のコードワードである可能性がより高いことになる。このように、補助データ・セグメントは予測することができる。一実施形態では、補助データ・セグメントは制御データの通信にのみ使用される。別の実施形態では、最初の８個のシンボル位置など補助データ・セグメントの一部のみが予測可能である。
【００２９】
ＦＡＣＣＨを使用した等化器の重みの推定
次いで図３を参照して本発明の一実施形態を説明する。図３に、ＦＡＣＣＨを使用してダウンリンク・バーストについての等化器の重みを推定する流れ図を提供する。本発明のこの実施形態は、バーストを使用するシステムに即して説明し、このシステムでは補助データ・セグメントすなわちＦＡＣＣＨを使用して等化器の重みを推定する。この例では、図５の受信器４８などのユーザ端末受信器によってＦＡＣＣＨを使用して、ダウンリンク・バーストにおける等化器の重みを推定する。上記のように、本発明は、これらの具体的な詳細によって限定されない。
【００３０】
初めに、ある通信チャネルで、図４のデバイスなどの基地局からユーザ端末の受信器でバーストが受信される３１０。表２に、受信バーストの一例の内容を示す。
【００３１】
【表２】
2005531260.tif 000004
【００３２】
６８μｓの第１のトレーニング・セグメント、トレーニング＃１は、３４シンボルの既知のトレーニング・シーケンスを含む。このシーケンスは、受信器で完全に分かっており、したがって情報を伝達しない。このシーケンスは任意のシンボル・シーケンスでよいが、一般にはいくつかの望ましい性質を有する。このトレーニング・セグメントの各種の使用例は上記で述べた。
【００３３】
３２μｓのＦＡＣＣＨペイロード・セグメントは１６シンボルの補助データを含む。この補助データすなわちＦＡＣＣＨデータは、上記のように主要ペイロードの変調クラス、電力制御、他の補助的情報などの制御データである。
【００３４】
３６μｓの第２のトレーニング・セグメント、トレーニング＃２は、１８シンボルの既知のトレーニング・シーケンスを含む。このシーケンスは、第１のトレーニング・シーケンスと同様に、受信器で完全に分かっており、情報を伝達しない。このシーケンスも任意のシンボル・シーケンスでよいが、一般にはいくつかの望ましい品質を備えるように選択される。
【００３５】
９２０μｓの主要ペイロード・セグメントは４６０シンボルのユーザ・データを含む。バースト中の情報ビットの量は、ユーザ・データの符号化に使用される変調形式によって決まる。ユーザ・データあるいは主要データは、エンド・ユーザによって通信される情報である。これには、音声データ、視覚データ、テキスト・データ、あるいは任意の他の種の情報が含まれる。一般には、主要ユーザ・データを送信することが、通信ネットワークを使用する理由である。受信バーストは、表２に記載されないＲａｍｐ−Ｕｐセグメント、Ｒａｍｐ−Ｄｏｗｎセグメント、およびＧｕａｒｄセグメントも含む。
【００３６】
バーストを受信すると、そのバーストを受信器によって使用して、等化器の重みの第１のセットを推定する３２０。一実施形態では、第１のトレーニング・セグメントであるトレーニング＃１のみを使用して、等化器の重みの第１のセットを推定する。等化器は、遅延の伝播とその他のチャネルの不備を補償する時間フィルタとすることができる。一実施形態では、等化器は最小二乗に基づく等化器であり、等化器の重みは、最小二乗のコスト関数を最小にすることによって推定され、この解法を式１として示す。
ｗ＝ＲZZ−1ＲZS；                                                        （１）
ＲZSは、受信信号ｚと基準信号ｓとの相互相関ベクトルであり、ＲZZ−1は、受信信号ｚの時間相関行列の逆元である。この実施形態では、結果得られる重みは、複素ベクトルｗで表される。
【００３７】
等化器の重みの第１のセットを推定すると、それを受信器により受信バーストに適用する３３０。一実施形態では、推定された等化器の重みの第１のセットは、受信バーストのトレーニング・セグメントとＦＡＣＣＨセグメントだけに適用される。次いで、ＦＡＣＣＨを復号する３４０。一実施形態では、これは、上記で図２を参照して説明した方式で行われる。
【００３８】
ＦＡＣＣＨを復号すると、そのバーストにわたる利得と位相のドリフトが推定される３５０。一実施形態では、利得と位相のドリフトは、２つのトレーニング・セグメントを使用して推定される。別の実施形態では、２つのトレーニング・セグメントに加えてＦＡＣＣＨを使用することができる。上記で図１と図２を参照して述べたように、復号後のＦＡＣＣＨをトレーニングに使用することができる。上記のように、位相ドリフトは、周波数オフセットあるいは位相の傾きであり、利得のドリフトは、バーストにわたる振幅の変動である。一実施形態では、利得と位相のドリフトは、第１のトレーニング・セグメントを使用して計算されるバーストの開始部の利得および位相と、第２のトレーニング・セグメントを使用して計算されるバーストの最後部の利得および位相との間を補間することによって推定される。利得と位相は、既知のトレーニング・セグメントを使用して基準信号ｓを生成し、次を計算することによって推定することができる。
θ＝ｚ'ｓ／ｚ'ｚ；
ｚは受信信号であり、
’は複素共役転置、すなわちエルミート演算子であり、
／は、複素除算演算子である。
【００３９】
結果θは複素数になる。θの大きさは利得を表し、複素平面におけるθの角度は、通信チャネルと無線の位相を表す。次いで、推定された利得と位相のドリフトをバーストに適用３６０して、利得と周波数オフセットを補償する。一実施形態では、推定された利得と位相は、第１のトレーニング・セグメントすなわちトレーニング＃１と、ＦＡＣＣＨペイロードのみに適用される。
【００４０】
利得と位相のオフセットを補償すると、等化器の重みを再度推定する３７０。一実施形態では、第１のトレーニング・セグメントとＦＡＣＣＨを使用して等化器の重みの新しいセットを推定する。表２に示すダウンリンク・バーストを使用する実施形態では、第１のトレーニング・セグメントとＦＡＣＣＨが隣接しており、ともにより長いトレーニング・シーケンスを形成している。新しい等化器重みのセットは、式１の最小二乗法を使用して計算することができる。第１のトレーニング・セグメントとＦＡＣＣＨペイロードの両方を使用して基準信号が生成され、第１のトレーニング・セグメントとＦＡＣＣＨペイロードにわたって受信信号が取り出される。再推定から得られる等化器の重みの新しいセットは、使用される信号の利得と位相のオフセットが補償されているので第１の等化器重みのセットよりも正確であり、ＦＡＣＣＨペイロードを含むのでより長い。
【００４１】
等化器の重みを再度推定すると、主要ペイロードを復号する３８０。主要ペイロードの復号は、上記のように、主要ペイロード中の利得と周波数オフセットを補償し、再度推定された重みの新しいセットを有する等化器を主要ペイロードに適用することを含むことができる。次いで、シンボルを解釈し、使用された変調形式に従ってユーザ・データを抽出することができる。使用された変調形式は、バーストが受信される前に受信器で分かっているか、ＦＡＣＣＨペイロードに含めることができる。
【００４２】
基地局の構造
本発明は、無線通信システムに関し、時分割多重接続（ＴＤＭＡ）、周波数分割多重接続（ＦＤＭＡ）、符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）などの多重接続システムと組み合わせて空間分割多重接続（ＳＤＭＡ）を使用する、固定アクセスまたは移動アクセス型の無線ネットワークとすることができる。多重接続は、周波数分割二重（ＦＤＤ）または時分割二重（ＴＤＤ）と組み合わせることができる。図４に、本発明を実施するのに適した無線通信システムまたはネットワークの基地局の一例を示す。このシステムまたはネットワークは複数の加入者局を含む。これらを図５に示すようなリモート端末あるいはユーザ端末とも称する。基地局は、近接する無線システムの外部にある要求されるデータ・サービスと接続を提供するために、そのホストＤＳＰ３１を通じてワイド・エリア・ネットワーク（ＷＡＮ）に接続することができる。空間ダイバーシティに対応するために、例えば４つのアンテナなど複数のアンテナ３が使用されるが、他の数のアンテナを選択してもよい。
【００４３】
各加入者局についての空間多重化の重みのセットを個々の変調信号に適用して、４つのアンテナの群によって送信される空間多重化された信号を生成する。ホストＤＳＰ３１は、従来のチャネルそれぞれについて、各加入者局の空間シグネチャを生成および維持し、受信信号の測定値を使用して空間的な多重化と逆多重化の重みを計算する。このようにして、その一部は同じ従来チャネルでアクティブである可能性のある現在アクティブな加入者局からの信号が分離され、干渉と雑音が抑制される。基地局から加入者局に通信する際は、現在アクティブな加入者局の接続と干渉の状況に合わせられた、最適化されたマルチローブのアンテナ放射パターンが作成される。このような空間的に誘導されるビームを達成するのに適切なスマート・アンテナ技術が、例えば１９９８年１０月２７日にＯｔｔｅｒｓｔｅｎ他に発行された米国特許第５，８２８，６５８号、１９９７年６月２４日にＲｏｙ，ＩＩＩ他に発行された第５，６４２，３５３号に記載されている。使用されるチャネルは、任意の方式で区分することができる。一実施形態では、使用するチャネルは、ＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）エア・インターフェース、または、Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｅｌｌｕｌａｒ、ＰＣＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）、ＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｈａｎｄｙｐｈｏｎｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）、あるいはＷＬＬ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｌｏｃａｌ  Ｌｏｏｐ）などの他の時分割方式のエア・インターフェース・プロトコルに定義されるように区分することができる。あるいは、連続したアナログ・チャネルまたはＣＤＭＡチャネルを使用することもできる。
【００４４】
アンテナの出力はデュプレクサ・スイッチ７に接続される。デュプレクサ・スイッチ７はＴＤＤ実施形態では時間スイッチである。デュプレクサ・スイッチの２つの可能な実装は、周波数分割二重（ＦＤＤ）システムにおける周波数デュプレクサと、時分割二重（ＴＤＤ）システムにおける時間スイッチである。受信の際、アンテナ出力は、デュプレクサ・スイッチを介して受信器５に接続され、このＲＦ受信器（「ＲＸ」）モジュール５で搬送波周波数からＦＭ中間周波数（「ＩＦ」）に変換される。次いで、この信号をアナログ／デジタル変換器（「ＡＤＣ」）９でデジタル化（サンプリング）する。最終的なベースバンドへのダウンコンバートはデジタル処理で行われる。デジタル・フィルタを使用してダウンコンバートとデジタル・フィルタリングを実施することができ、後者は、有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタリング技術を使用する。これをブロック１３として図示する。本発明は、各種のＲＦおよびＩＦ搬送波周波数と帯域に合わせて適合することができる。
【００４５】
この例では、１つの受信タイムスロットにつき、各アンテナのデジタル・フィルタ１３からのダウンコンバートされた出力が８つある。ネットワークの必要性に合わせてタイムスロットの特定数は変えることができる。ＧＳＭでは、各ＴＤＭＡフレームにつき８つのアップリンク・タイムスロットと８つのダウンリンク・タイムスロットを使用するが、各フレームのアップリンクとダウンリンクのＴＤＭＡタイムスロットがいくつであっても望ましい結果を達成することができる。本発明の一態様によれば、８つの受信タイムスロットそれぞれにつき、較正を含むさらなる処理のために、４つのアンテナからの４つのダウンコンバートされた出力がデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）１７（以下「タイムスロット・プロセッサ」）に供給される。１受信タイムスロットにつき１つ、８つのＭｏｔｏｒｏｌａ  ＤＳＰ５６３００  Ｆａｍｉｌｙ  ＤＳＰをタイムスロット・プロセッサとして使用することができる。タイムスロット・プロセッサ１７は、受信信号の電力を監視し、周波数オフセットと時間の位置合わせを推定する。プロセッサ１７はまた、各アンテナ素子のスマート・アンテナの重みも推定する。これらをＳＤＭＡ方式で使用して、特定のリモート・ユーザからの信号を判定し、判定された信号を復調する。
【００４６】
タイムスロット・プロセッサ１７の出力は、８つの各受信タイムスロットの変調されたバースト・データである。このデータは、その主要な機能がシステムのすべての要素を制御し、より高いレベルの処理とのインターフェースをとることであるホストＤＳＰプロセッサ３１に送られる。より高レベルの処理とは、システムの通信プロトコルで定義されたすべての異なる制御チャネルとサービス通信チャネルで通信にどの信号が必要とされるかに対処する処理である。ホストＤＳＰ３１には、Ｍｏｔｏｒｏｌａ  ＤＳＰ５６３００  Ｆａｍｉｌｙ  ＤＳＰを用いることができる。また、タイムスロット・プロセッサは、求められた各ユーザ端末の受信の重みをホストＤＳＰ３１に送る。ホストＤＳＰ３１は、状態情報とタイミング情報を保持し、タイムスロット・プロセッサ１７からアップリンクのバースト・データを受け取り、タイムスロット・プロセッサ１７をプログラムする。加えて、ホストＤＳＰ３１は、誤り補正符号を解読、スクランブル解除、確認し、アップリンク信号のバーストを分解し、基地局の他の部分での高レベルの処理のために送信されるアップリンク信号をフォーマットする。さらに、ＤＳＰ３１は、データ、命令、あるいはホッピング関数、シーケンスを格納するメモリ要素を含むことができる。あるいは、基地局は、別個のメモリ要素を有しても、補助的なメモリ要素の利用権を備えてもよい。基地局の他の部分に関しては、ＤＳＰ３１は、基地局でのさらに高レベルの処理のためにサービス・データとトラフィック・データをフォーマットし、基地局の他の部分からダウンリンク・メッセージとトラフィック・データを受け取り、ダウンリンク・バーストを処理し、ダウンリンク・バーストをフォーマットし、３７に示す送信コントローラ／変調器に送出する。ホストＤＳＰは、送信コントローラ／変調器３７と３３として示すＲＦタイミング・コントローラを含む基地局の他の構成要素のプログラミングも管理する。
【００４７】
ＲＦタイミング・コントローラ３３は、ブロック４５として図示するようにＲＦシステムとのインターフェースをとり、ＲＦシステムとモデムの両方によって使用される複数のタイミング信号も生成する。ＲＦコントローラ３３は、送信電力監視値と制御値を読み取って送信し、デュプレクサ７を制御し、ホストＤＳＰ３１から各バーストのタイミング・パラメータとその他の設定を受け取る。
【００４８】
送信コントローラ／変調器３７は、ホストＤＳＰ３１から送信データを受け取る。送信コントローラは、そのデータを使用して、ＲＦ送信機（ＴＸ）モジュール３５に送信されるアナログＩＦ出力を生成する。詳細には、受信されたデータ・ビットは、複素変調信号に変換され、ＩＦ周波数にアップコンバートされ、サンプリングされ、ホストＤＳＰ３１から得られる送信の重みが乗算され、送信コントローラ／変調器３７の一部であるデジタル／アナログ変換器（「ＤＡＣ」）を介してアナログの送信波形に変換される。アナログ波形は、送信モジュール３５に送られる。送信モジュール３５は、信号を送信周波数にアップコンバートし、信号を増幅する。増幅された送信信号出力は、デュプレクサ／時間スイッチ７を介してアンテナ３に送られる。
【００４９】
ユーザ端末の構造
図５に、データ通信または音声通信を提供するリモート端末中の構成要素の構成の例を示す。リモート端末のアンテナ４５はデュプレクサ４６に接続されて、アンテナ４５を送信と受信の両方に使用できるようにする。アンテナは全方向性でも指向性でもよい。最適な動作のために、アンテナは、複数の素子から構成し、上記で基地局について述べた空間的処理を用いることができる。代替実施形態では、別個の受信アンテナと送信アンテナを使用して、デュプレクサ４６の必要性をなくす。時分割二重を使用する別の代替実施形態では、当技術分野で知られるようにデュプレクサの代わりに送信／受信（ＴＲ）スイッチを使用することができる。デュプレクサ出力４７は、受信器４８への入力となる。受信器４８は、ダウンコンバートされた信号４９を生成し、この信号が復調器５１への入力となる。復調された受信サウンド信号または音声信号６７は、スピーカ６６に入力される。
【００５０】
リモート端末は、送信されるデータまたは音声が変調器５７で変調される、対応する送信チェーンを有する。変調器５７によって出力される、送信される変調信号５９は、送信機６０によってアップコンバートされ、かつ増幅されて、送信機出力信号６１を生成する。次いで、アンテナ４５による送信のために送信機出力６１がデュプレクサ４６に入力される。
【００５１】
復調された受信データ５２は、復調前の受信データと同様にリモート端末の中央演算処理装置６８（ＣＰＵ）に供給される５０。リモート端末のＣＰＵ６８は、Ｍｏｔｏｒｏｌａ  ｓｅｒｉｅｓ  ５６３００  Ｆａｍｉｌｙ  ＤＳＰなどの標準的なＤＳＰ（デジタル信号プロセッサ）とともに実装することができる。このＤＳＰは、復調器５１と変調器５７の機能も行うことができる。リモート端末のＣＰＵ６８は、線６３を通じて受信器を、線６２を通じて送信機を、線５２を通じて復調器を、線５８を通じて変調器を制御する。ＣＰＵ６８は、線５４を通じてキーボード５３と、線５５を通じてディスプレイ５６とも通信する。音声通信のリモート端末の場合は、マイクロフォン６４とスピーカ６６が、それぞれ線６５と６６を通じて変調器５７と復調器５１に接続される。別の実施形態では、マイクロフォンとスピーカは、ＣＰＵとも直接通信して音声通信またはデータ通信を提供する。さらに、リモート端末のＣＰＵ６８は、データ、命令、さらにはホッピング関数かシーケンスを格納するメモリ要素も含むことができる。あるいは、リモート端末は、別個のメモリ要素を備えるか、補助的なメモリ要素の利用権を備えることもできる。
【００５２】
一実施形態では、スピーカ６６とマイクロフォン６４は、外部のデータ処理デバイス（例えばコンピュータ）との間でデータを送信することを可能にする、当技術分野で知られるデジタル・インターフェースに代えるか、あるいはデジタル・インターフェースで補強される。一実施形態では、リモート端末のＣＰＵは、外部コンピュータとのＰＣＭＣＩＡインターフェースなどの標準的なデジタル・インターフェースに結合され、ディスプレイ、キーボード、マイクロフォン、スピーカは、外部コンピュータの一部とする。リモート端末のＣＰＵ６８は、デジタル・インターフェースや外部コンピュータのコントローラを通じてそれらの構成要素と通信する。データのみの通信の場合は、マイクロフォンとスピーカを削除することができる。音声のみの通信の場合は、キーボードとディスプレイを削除することができる。
【００５３】
一般的事項
上記の説明では、説明の目的で、本発明の完全な理解を提供するために多数の具体的な詳細を述べた。ただし、当業者には、本発明はそれらの具体的な詳細の一部を用いずに実施することが可能であることが明白であろう。他の例では、よく知られる構造とデバイスは、ブロック図の形で示している。
【００５４】
本発明は、各種のステップを含む。本発明のステップは、図４、５に示すステップのようにハードウェア構成要素によって行ってもよく、機械実行可能命令として実装し、その命令を使用して、その命令がプログラムされた汎用または特殊目的プロセッサまたは論理回路にステップを行わせてもよい。あるいは、それらのステップは、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせによって行ってもよい。これらのステップは、基地局またはユーザ端末のどちらかによって行われるものとして説明した。しかし、基地局によって行われると説明したステップの多くは、ユーザ端末によって行ってもよく、その逆も同様である。さらに、本発明は、どの端末も基地局、ユーザ端末、リモート端末、あるいは加入者局に指定されずに端末同士が通信するシステムに等しく適用することができる。したがって、本発明は、周波数ホッピングと空間的処理を使用する通信デバイスのピアツーピア型の無線ネットワークでも適用することができ、そのようなネットワークで有用である。このデバイスは、携帯電話、ＰＤＡ、ラップトップ・コンピュータ、あるいは他の無線デバイスである。
【００５５】
上記の説明の一部では、受信バーストが基地局で受信された。上記の他の実施形態では、ユーザ端末がバーストを受信した。したがって、本発明の実施形態は、基地局またはユーザ端末、あるいはピアツーピア・システムのようにどちらにも指定されない他の通信デバイスにより、アップリンクまたはダウンリンクで使用することができる。さらに、箇所によっては、受信バーストまたは受信信号は、トレーニング・セグメントと、ＦＡＣＣＨなどの補助データ・セグメントの両方を含むと記載した。しかし、本発明の実施形態は、受信バーストまたは信号にトレーニングが含まれなくとも実施することができる。それらの実施形態では、非コヒーレントな変調形式を使用して補助データ・セグメントを符号化することができる。しかし、他の実施形態では、補助データ・セグメントは、コヒーレントな変調形式を使用して符号化することができる。
【００５６】
さらに、上記の説明の一部では、ＦＡＣＣＨは受信バーストの最後に図示している。他の部分では、ＦＡＣＣＨはトレーニング・セグメントに隣接して図示している。しかし、本発明の実施形態では、ＦＡＣＣＨがバーストの開始部、中間、最後にあっても、より小さな断片としてバースト全体に分散されていてもよい。あるいは、ＦＡＣＣＨ、あるいは補助データ・セグメントは、主要ペイロードから時間的に離れている必要がない。例えばＣＤＭＡを使用する実施形態では、直交チャネルに主要ペイロードを含め、一方、補助データ・セグメントは、同相チャネルに含めて符号で分離することができる。
【００５７】
また、上記の説明の一部では、補助データ・セグメントを使用して、各種のチャネル・パラメータを計算することにより受信器をトレーニングしている。他の箇所では、補助データ・セグメントを使用して等化器をトレーニングしている。しかし、本発明の実施形態は、一般にトレーニング・シーケンスを使用して行われるどのようなトレーニングにも使用することができる。例えば、本発明の実施形態は、パケット、ネットワーク、または位相とシンボルの同期、あるいはフィルタの重みの計算に使用することができる。
【００５８】
本発明は、コンピュータ・プログラム製品として提供することができ、この製品は、命令が格納された機械可読媒体を含み、この命令を使用してコンピュータ（または他の電子デバイス）に本発明によるプロセスを行わせることができる。機械可読媒体には、これらに限定しないが、フロッピー・ディスケット、光ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、磁気カードまたは光カード、フラッシュ・メモリ、あるいは電子命令を格納するのに適した他のタイプの媒体／機械可読媒体が含まれる。さらに、本発明は、コンピュータ・プログラム製品としてダウンロードすることもでき、この場合は、通信リンク（モデムやネットワーク接続など）を介して、搬送波として実施されたデータ信号あるいは他の伝搬媒体により、リモート・コンピュータから要求元のコンピュータにプログラムを転送することができる。
【００５９】
方法の多くは最も基本的な形態で記載されるが、本発明の基本範囲から逸脱することなく、これらの方法にステップを追加しても、ステップを削除してもよく、また上記のメッセージに情報を追加する、あるいは情報を減らすことができる。当業者には、さらに多くの変更と適合を行えることが明らかであろう。上記の特定の実施形態は、本発明を限定するためではなく、本発明を例示するために提供している。本発明の範囲は、上記の具体的な例ではなく頭記の特許請求の範囲のみによって決定される。
【００６０】
本明細書中の言及「一実施形態」または「実施形態」は、本明細書の実施形態に特定の特徴を含めてよいことを意味することも理解されたい。同様に、上述の本明細書の例示的実施形態の説明では、開示を簡素化し、各種の発明の態様の１つまたは複数を理解するのを助けるために、箇所によっては本発明の各種の特徴を１つの実施形態、図、または説明にまとめていることを理解されたい。しかし、この開示方法は、特許権が請求される本発明が、各請求項に明確に記載されるより多くの特徴を必要とするという意図を反映するものとは解釈すべきでない。頭記の特許請求の範囲に反映されるように、発明性のある態様は、上述の開示される単一の実施形態の特徴すべてより少ない特徴にある。したがって、頭記の特許請求の範囲は、この詳細な説明に明確に組み込まれ、各請求項は、本発明の独立した実施形態としてそれ自体で成立する。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の一実施形態による補助データ・セグメントを使用したトレーニングの流れ図である。
【図２】本発明の別の実施形態によるＦＡＣＣＨを使用したトレーニングの流れ図である。
【図３】本発明の別の実施形態によるＦＡＣＣＨを使用したトレーニングの流れ図である。
【図４】本発明の一実施形態を実施することができる基地局の簡略ブロック図である。
【図５】本発明の一実施形態を実施することができるリモート端末の簡略ブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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