(57)【要約】  スペクトル拡散通信システムは、異なる合計の所望信号と非所望信号とを受信するためのアンテナアレイを備えている。受信機は、そのアンテナアレイに結合されている。各受信機は、それぞれのチャネル符号に関連付けられた少なくとも１つの所望信号を判別するために所望信号と非所望信号とを逆拡散し、逆拡散した後に、その少なくとも１つの所望信号と、非所望信号とを合成するためのそれぞれのチャネル符号に基づいて動作する。プロセッサは、各受信機からの合成された信号に基づく混合行列を形成するために、受信機に結合されている。この混合行列の対角線上の入力は所望信号に対応し、対角線に隣接した入力は非所望信号に対応する。プロセッサはまた、所望信号のレベルが増大し、非所望信号のレベルが減少するように混合行列を処理する。復調器は、少なくとも１つの所望信号を復調するためにプロセッサに結合されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる合計の所望信号と非所望信号とを受信するための、Ｎ≧１であるＮ個のアンテナエレメントを有するアンテナアレイと、
該アンテナアレイに結合された複数の受信機であって、各前記受信機は、それぞれのチャネル符号に関連付けられた少なくとも１つの所望信号を判別するために前記所望信号と前記非所望信号とを逆拡散し、かつ逆拡散した後に、前記少なくとも１つの所望信号と、前記非所望信号とを合成するための、前記それぞれのチャネル符号に基づいて動作する、複数の受信機と、
該複数の受信機に結合されたプロセッサであって、各前記受信機からの前記合成された信号に基づいて、混合行列の対角線上の入力が前記所望信号に対応し、前記対角線に隣接した入力が前記非所望信号に対応する前記混合行列を形成し、かつ前記所望信号のレベルが増大し、前記非所望信号のレベルが減少するように前記混合行列を処理するプロセッサと、
該プロセッサに結合され、少なくとも１つの所望信号を復調する復調器と
を備えたことを特徴とするスペクトル拡散通信システム。
【請求項２】
前記複数の受信機に関連付けられたＸ個のチャネル符号が存在し、前記混合行列の階数はＸ以下であり、かつＸ≧２であることを特徴とする請求項１に記載のスペクトル拡散通信システム。
【請求項３】
各前記受信機において、前記逆拡散することは、前記少なくとも１つの所望信号と、前記非所望信号とを、Ｉ成分とＱ成分とに分離することを含み、前記合成することは、前記混合行列が形成される前に、前記Ｉ成分と前記Ｑ成分とを一緒に加算することを含むことを特徴とする請求項１に記載のスペクトル拡散通信システム。
【請求項４】
前記復調器は、復調後に、前記少なくとも１つの所望信号の誤り率を決定し、該誤り率は、新たに送信される信号における特性を、前記決定された誤り率に基づいて調整することができるように、前記少なくとも１つの所望信号を送信する送信機へのフィードバックとして使用されることを特徴とする請求項１に記載のスペクトル拡散通信システム。
【請求項５】
調整すべき前記新たに送信される信号における前記特性は、誤り検出符号化、データ速度、変調のタイプ、および拡散要因のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項４に記載のスペクトル拡散通信システム。
【請求項６】
前記複数の受信機に関連付けられたＸ個のチャネル符号が存在し、かつＮ≧２であり、前記アンテナアレイにおける各前記アンテナエレメントは、前記複数の受信機に対して前記所望信号と前記非所望信号との少なくとも１つの線形の合計を供給し、前記混合行列の階数はＮ×Ｘ以下となることを特徴とする請求項１に記載のスペクトル拡散通信システム。
【請求項７】
前記Ｎ個のアンテナエレメントは、Ｎ個のアクティブアンテナエレメントを備え、前記アンテナアレイは、フェーズドアレイを形成することを特徴とする請求項６に記載のスペクトル拡散通信システム。
【請求項８】
前記Ｎ個のアンテナエレメントは、切り換えビームアンテナを形成するために、少なくとも１つのアクティブアンテナエレメントと、最大（Ｎ−１）個までのパッシブアンテナエレメントとを備えることを特徴とする請求項６に記載のスペクトル拡散通信システム。
【請求項９】
前記Ｎ個のアンテナエレメントは、異なる分極を有する少なくとも２つの相関したアンテナエレメントを備えることを特徴とする請求項６に記載のスペクトル拡散通信システム。
【請求項１０】
前記複数の受信機に関連付けられたＸ個のチャネル符号が存在し、
前記アンテナアレイは、Ｎ個の異なる合計の前記所望信号と前記非所望信号とを受信するためのＮ個の初期アンテナパターンを生成し、前記アンテナアレイは、少なくとも１つの追加のアンテナパターンを生成するための前記Ｎ個の初期アンテナパターンのうちの少なくとも１つの仰角を選択的に変更する仰角コントローラを備え、少なくとも１つの追加の異なる合計の前記所望信号と前記非所望信号とが前記アンテナアレイによって受信され、
前記混合行列は、（Ｎ×Ｘ＋（前記追加のアンテナパターンを使用して受信される追加の異なる合計の前記所望信号と前記非所望信号との数））以下の階数を有することを特徴とする請求項１に記載のスペクトル拡散通信システム。
【請求項１１】
前記アンテナアレイは、Ｎが３以上である少なくともＮ個の異なる合計の前記所望信号と前記非所望信号とを受信するための少なくともＮ個のアンテナビームを形成し、かつ前記アンテナアレイに結合され、前記少なくともＮ個のアンテナビームを選択的に形成するためのコントローラをさらに備え、前記プロセッサはまた、
前記異なる合計の前記所望信号と前記非所望信号とが、相関しているかどうか、または統計的に独立であるかどうかを判定し、
前記異なる合計の前記所望信号と前記非所望信号とが、相関していないか、または統計的に独立でない場合、新たな異なる合計の前記所望信号と前記非所望信号とを受信して、前記混合行列において、相関していないか、または統計的に独立でない前記異なる合計の前記所望信号と前記非所望信号とを置換するための異なるアンテナビームを形成するために前記コントローラと協働することを特徴とする請求項１に記載のスペクトル拡散通信システム。
【請求項１２】
前記プロセッサは、主成分分析（ＰＣＡ）、独立成分分析（ＩＣＡ）、および特異値分解（ＳＶＤ）のうちの少なくとも１つに基づいて、前記混合行列を処理することを特徴とする請求項１に記載のスペクトル拡散通信システム。
【請求項１３】
前記プロセッサは、ゼロフォーシング（ＺＦ）プロセス、および最小平均二乗推定（ＭＭＳＥ）プロセスのうちの少なくとも１つに基づいて、前記混合行列を処理することを特徴とする請求項１に記載のスペクトル拡散通信システム。
【請求項１４】
所望信号と非所望信号とを受信するための、Ｎ≧１であるＮ個のアンテナエレメントを有するアンテナアレイと、
該アンテナアレイに結合された少なくとも１つのＲａｋｅ受信機であって、前記受信された所望信号と非所望信号とのうち、ｆ≧２である最大ｆ個までの異なるマルチパス成分を選択するための最大ｆ個までのフィンガを有し、各前記Ｒａｋｅ受信機は、それぞれのチャネル符号に関連付けられた少なくとも１つの所望信号を判別するために前記所望信号と前記非所望信号とを逆拡散し、かつ前記少なくとも１つの所望信号と、前記非所望信号とをＩ成分とＱ成分とに分離するように、前記それぞれのチャネル符号に基づいて動作する、少なくとも１つのＲａｋｅ受信機と、
該少なくとも１つのＲａｋｅ受信機に結合されたプロセッサであって、前記Ｉ成分と前記Ｑ成分とに基づいて、混合行列の対角線上の入力が前記所望信号の前記Ｉ成分と前記Ｑ成分とに対応し、前記対角線に隣接した入力が前記非所望信号の前記Ｉ成分と前記Ｑ成分とに対応する前記混合行列を形成し、かつ前記所望信号の前記Ｉ成分と前記Ｑ成分とのレベルが増大し、前記非所望信号の前記Ｉ成分と前記Ｑ成分とのレベルが減少するように前記混合行列を処理し、かつ少なくとも１つの所望信号についての前記Ｉ成分と前記Ｑ成分とを合成するプロセッサと、
該プロセッサに結合され、前記少なくとも１つの所望信号を復調する復調器と
を備えたことを特徴とするスペクトル拡散通信システム。
【請求項１５】
前記少なくとも１つのＲａｋｅ受信機に関連付けられた、Ｘ≧１であるＸ個のチャネル符号が存在し、各前記Ｒａｋｅ受信機における前記ｆ個のフィンガからのそれぞれの前記Ｉ成分は、前記逆拡散した後に単一のＩ成分に合成され、各前記Ｒａｋｅ受信機における前記ｆ個のフィンガからのそれぞれの前記Ｑ成分は、前記逆拡散した後に単一のＱ成分に合成され、前記混合行列の階数は、２×Ｘ以下であることを特徴とする請求項１４に記載のスペクトル拡散通信システム。
【請求項１６】
前記少なくとも１つのＲａｋｅ受信機に関連付けられた、Ｘ≧１であるＸ個のチャネル符号が存在し、各前記Ｒａｋｅ受信機における前記ｆ個のフィンガからのそれぞれの前記Ｉ成分は、それぞれ前記混合行列に対する個々の入力として前記プロセッサに供給され、各前記Ｒａｋｅ受信機における前記ｆ個のフィンガからのそれぞれの前記Ｑ成分は、前記混合行列に対するそれぞれの入力として前記プロセッサに供給され、前記混合行列の階数は、２×ｆ×Ｘ以下であることを特徴とする請求項１４に記載のスペクトル拡散通信システム。
【請求項１７】
前記復調器は、復調後に、前記少なくとも１つの所望信号の誤り率を決定し、該誤り率は、新たに送信される信号における特性を、前記決定された誤り率に基づいて調整することができるように、前記少なくとも１つの所望信号を送信する送信機へのフィードバックとして使用されることを特徴とする請求項１４に記載のスペクトル拡散通信システム。
【請求項１８】
調整すべき前記新たに送信される信号における前記特性は、誤り検出符号化、データ速度、変調のタイプ、および拡散要因のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１７に記載のスペクトル拡散通信システム。
【請求項１９】
前記少なくとも１つのＲａｋｅ受信機に関連付けられたＸ個のチャネル符号が存在し、かつＮ≧２であり、前記アンテナアレイにおける各前記アンテナエレメントは、前記少なくとも１つのＲａｋｅ受信機に対して前記所望信号と前記非所望信号との少なくとも１つの線形の合計を供給し、前記混合行列の階数はＮ×Ｘ以下となることを特徴とする請求項１４に記載のスペクトル拡散通信システム。
【請求項２０】
前記Ｎ個のアンテナエレメントは、Ｎ個のアクティブアンテナエレメントを備え、前記アンテナアレイは、フェーズドアレイを形成することを特徴とする請求項１９に記載のスペクトル拡散通信システム。
【請求項２１】
前記Ｎ個のアンテナエレメントは、切り換えビームアンテナを形成するために、少なくとも１つのアクティブアンテナエレメントと、最大（Ｎ−１）個までのパッシブアンテナエレメントとを備えることを特徴とする請求項１９に記載のスペクトル拡散通信システム。
【請求項２２】
前記Ｎ個のアンテナエレメントは、異なる分極を有する少なくとも２つの相関したアンテナエレメントを備えることを特徴とする請求項１９に記載のスペクトル拡散通信システム。
【請求項２３】
前記少なくとも１つのＲａｋｅ受信機に関連付けられたＸ個のチャネル符号が存在し、
前記アンテナアレイは、Ｎ個の異なる合計の前記所望信号と前記非所望信号とを受信するためのＮ個の初期アンテナパターンを生成し、前記アンテナアレイは、少なくとも１つの追加のアンテナパターンを生成するための前記Ｎ個の初期アンテナパターンのうちの少なくとも１つの仰角を選択的に変更する仰角コントローラを備え、少なくとも１つの追加の異なる合計の前記所望信号と前記非所望信号とが前記アンテナアレイによって受信され、
前記混合行列は、（Ｎ×Ｘ＋（前記追加のアンテナパターンを使用して受信される追加の異なる合計の前記所望信号と前記非所望信号との数））以下の階数を有することを特徴とする請求項１４に記載のスペクトル拡散通信システム。
【請求項２４】
前記アンテナアレイは、Ｎが３以上である少なくともＮ個の異なる合計の前記所望信号と前記非所望信号とを受信するための少なくともＮ個のアンテナビームを形成し、かつ前記アンテナアレイは、前記少なくともＮ個のアンテナビームを選択的に形成するためのコントローラを備え、前記プロセッサはまた、
前記異なる合計の前記所望信号と前記非所望信号とが、相関しているかどうか、または統計的に独立であるかどうかを判定し、
前記異なる合計の前記所望信号と前記非所望信号とが、相関していないか、または統計的に独立でない場合、新たな異なる合計の前記所望信号と前記非所望信号とを受信して、前記混合行列において、相関していないか、または統計的に独立でない前記異なる合計の前記所望信号と前記非所望信号を置換するための異なるアンテナビームを形成するために前記コントローラと協働することを特徴とする請求項１４に記載のスペクトル拡散通信システム。
【請求項２５】
前記プロセッサは、主成分分析（ＰＣＡ）、独立成分分析（ＩＣＡ）、および特異値分解（ＳＶＤ）のうちの少なくとも１つに基づいて、前記混合行列を処理することを特徴とする請求項１４に記載のスペクトル拡散通信システム。
【請求項２６】
前記プロセッサは、ゼロフォーシング（ＺＦ）プロセス、および最小平均二乗推定（ＭＭＳＥ）プロセスのうちの少なくとも１つに基づいて、前記混合行列を処理することを特徴とする請求項１４に記載のスペクトル拡散通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信の分野に関し、より詳細には、スペクトル拡散通信受信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
スペクトル拡散通信技法は、無線通信ネットワークにおいて広範な用途を見い出してきている。これらの技法の主要な特徴は、チャネルが、直交符号を用いてデータストリームに細分されることである。信号受信中の理想的な状況において、所望信号は、それ自体と完全相関を有し、それ自体の時間遅延されたバージョンを含む他のすべての信号とゼロ相関を有する。ランダムノイズ：ｘｋ＝ａｓｋ＋ｎによってのみ外乱されている信号は、逆拡散器（de-spreader）を通過した後、回復することになる。
【０００３】
しかしながら、実際の環境においては、信号は、混合（intermixing）を引き起こすマルチパス伝搬に起因したチャネル歪み（channel distortion）およびタイミング不完全性（timing imperfection）の影響を受けることになり、その後、この混合が、信号の直交性を低下させる。逆拡散信号（de-spread signal）は、最終的に、所望信号と、他の信号の混合された要素とから、
【０００４】
【数１】
2008530908.tif 000003
【０００５】
になる。上式中で、項ａｋｋｓｋは、所望信号であり、他の諸項は干渉、すなわち、ｘｋ＝ａｋｋｓｋ＋ｎＩ＋ｎであり、ここで、ｎＩは干渉信号（interferer）に起因したノイズである。
【０００６】
現在、逆拡散信号は、追加のノイズとしての役割を果たす外来の諸項（extraneous terms）を用いてシンボルを決定するために、処理される。これは、結果を悪化させ、望ましくない可能性のある誤り率をもたらすことになる。高い誤り率に対しては、データストリームに対する十分な完全性をもたらす技法の使用が必要とされる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
１つのアプローチは、誤り訂正符号の使用を増大させることであり、これにより、リンクの実効データ速度が低下する。別のアプローチは、シンボル速度を減少させることであり、これによってもまた、リンクの実効データ速度が低下する。さらに別のアプローチは、誤りが符号化の訂正能力を超えるときに否定応答（negative acknowledgment）を使用することであり、これにより、この場合にもリンクのデータ速度が低下する。他のアプローチは、ＭＩＭＯ技法またはダイバーシティ技法のいずれかを用いて、マルチパスを利用する。これらの技法では、送信機および受信機の両方において、より複雑な回路および処理が必要とされる。
【０００８】
したがって、上記のアプローチは、リンクのデータ速度を低下させるか、または、送信機および受信機の両方において、より複雑な実装を必要とするかのいずれかの傾向がある。さらに、送信機および受信機の両方で実装を要求するには通常、標準化を必要とし、これにより、既存の無線アクセスネットワークとの互換性が保たれなくなる結果となる。
【０００９】
上記の背景に鑑みて、本発明は、スペクトル拡散信号についての復号化プロセスを改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による、この目的、その他の目的、特徴、および利点は、外来信号（extraneous signal）がシンボル復号化機能により処理される前に受信された集合体（aggregate）からそれら外来信号の一部またはすべてを除去する受信機によって提供される。したがって、実効信号対干渉信号比（effective signal to interferer ratio）は低減し、それにより、リンクに対する、より低い誤り訂正許容（error correcting allowance）が可能になる。
【００１１】
復号器は、単に所望信号を抽出しようとするのではなく、複数のスペクトル拡散信号：ｘ＝Ａｓ＋ｎを検証することになる。ｓベクトルは、受信機がスペクトル拡散符号の使用情報を有するすべての信号から構成される。これは、受信機が、どの符号が使用中であるか（例えば、デバイスによって使用中の制御チャネルや複数のデータチャネル）を認識しているからであるか、どの符号がネットワークによって使用中であるかが通知されているからであるか、符号空間（code space）を検索して、それらを見い出しているからであるか、またはこれらの可能性の組合せによるためである。
【００１２】
そのセット内にない残りのすべての符号化された信号は、ノイズとして取り扱われ、ｎに含められる。場合によっては、除去すべき干渉信号の数は、そのセットの使用可能な符号より少ないこともある。これは、ある符号が、誤り率に対する重要な寄与要因（contributor）とならないほど十分に低い干渉信号成分を生成したことが見い出された場合に可能となるであろう。別の理由は、すべての既知の符号が含められる場合、集合体を処理するのに必要とされる非常に長い時間になる。前述したように、ｓの生成に含められないすべての符号は、シンボル復号器に提供される追加のノイズ成分として現れることになる。
【００１３】
個々の受信信号を検証すると、それらの信号は、伝送されたすべての信号ストリームの線形和（linear sum）であると理解することができる。すべての信号についての行列式は、ｙ＝Ｗｘ＝ＷＡｓ＋Ｗｎ＝ＷＡｓ＋ｎ’と書き直すことができる。
【００１４】
混合行列（mixing matrix）は、各受信機からの合成された信号に基づいて形成され、混合行列の対角線上の入力（entry）は所望信号に対応し、対角線に隣接した入力は非所望信号（undesired signal）に対応する。混合行列は、所望信号のレベルが増大し、非所望信号のレベルが減少するように処理される。
【００１５】
混合行列の処理は、ゼロフォーシング（ＺＦ：Zero Forcing）プロセスや最小平均二乗推定（ＭＭＳＥ：Minimum Mean Squared Estimation）プロセスなど、知識ベースの（knowledge based）信号処理に基づくものとすることができる。代替として、混合行列信号処理は、ブラインド信号分離（blind signal separation）プロセスに基づくものであってもよい。ブラインド信号分離に分類される３つの一般的に使用される技法は、主成分分析（ＰＣＡ：Principal Component Analysis）、独立成分分析（ＩＣＡ：Independent Component Analysis）、および特異値分解（ＳＶＤ：Singular Value Decomposition）である。行ごとの所望信号はすでに知られているので、主要な要因（key factor）は、信号処理が古典的な信号分離を実行していないことである。その代わりに、信号処理は、各チャネルにおいて分離された信号を除去している（clean up）。実際の信号分離は、逆拡散符号に基づいて、受信機において実行される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下において、本発明について添付図面を参照しながらさらに詳細に説明する。この添付図面中には本発明の好ましい実施形態が示されている。しかし、本発明は、多数の異なる形態で実施され、本明細書で記載される実施形態だけに限定されるものと解釈すべきではない。より正確に言えば、これらの実施形態は、本開示が十分で完全であり、本発明の範囲を当業者に対して十分に伝えることになるように提供されるものである。類似した番号は、全体を通して類似した要素を指し、プライム表記およびダブルプライム表記は、代替実施形態における類似した要素を示すために使用される。
【００１７】
まず、図１を参照しながら、スペクトル拡散通信システム１０の簡略化されたブロック図について説明する。通信システム１０は、スペクトル拡散送信機アセンブリ（spread spectrum transmitter assembly）２０とスペクトル拡散受信機アセンブリ（spread spectrum receiver assembly）４０とを含んでいる。送信機アセンブリ２０において、変調器２２は、入力データ２４およびチャネル符号を受信する。
【００１８】
チャネル符号は、チャネル符号送信生成器２６によって提供され、チャネルごとに固有なものである。チャネル符号は、入力データのデータ速度よりもはるかに高い速度で実行され、その結果、変調されたスペクトル拡散出力信号３０は、信号のベースバンド情報帯域幅よりもはるかに大きな帯域幅を占有する。
【００１９】
スペクトル拡散出力信号３０は、送信機アセンブリ２０に結合されたアンテナアレイ５０を経由して送信され、受信機アセンブリ４０に結合されたアンテナアレイ６０によって受信される。アンテナアレイ５０と６０とは、特定の任意の構成だけに限定されるものではなく、送信アレイにおいて、１つまたは複数のアンテナエレメント５２（１）〜５２（Ｎ）と、受信アレイにおいて、１つまたは複数のアンテナエレメント６２（１）〜６２（Ｎ）とを備えることができる。アレイ５０および６０におけるアンテナエレメントの数は、数が等しいように示されているが、これらの数は、特定の実装に応じて異なっていてもよい。
【００２０】
所望スペクトル拡散信号３０を受信することに加えて、非所望信号も受信される。非所望信号は、混合を引き起こすチャネル歪みおよびタイミング不完全性の結果であることもあり、その後、この混合が、それらの信号の直交性を低下させる。
【００２１】
受信機アセンブリ４０内の逆拡散合成器ブロック（de-spread and combiner block）４４は、復調器４７によって復調するための所望スペクトル拡散信号を判別する。逆拡散合成器ブロック４４は、相関器４５と、チャネル符号を生成するための受信チャネル符号生成器４６とを含んでいる。それぞれの送信チャネル符号生成器２６と受信チャネル符号生成器４６とによって生成されるチャネル符号は同一である。復調の後に、所望信号は、復号器４８によって復号化されて、出力データ４９が生成される。
【００２２】
受信機アセンブリ４０のより詳細なブロック図が、図２に示されている。図示した受信機アセンブリ４０は、複数のＲａｋｅ受信機１００（１）〜１００（ｋ）を備えている。各Ｒａｋｅ受信機は、受信された所望信号および非所望信号におけるｆ個の異なるマルチパス成分を選択するためのｆ個のフィンガ（finger）１０２を備えている。Ｒａｋｅ受信機は一般に、参照符号１００によって示される。図示した実施形態においては、各Ｒａｋｅ受信機１００についてｆ＝３であるが、フィンガ１０２の実際の数は、変わることもあり、それらフィンガは、同じ全体的な受信機構成内の各例において異なっていてもよい。Ｒａｋｅ受信機１００の代わりに、標準的な受信機が使用されてもよい。
【００２３】
Ｒａｋｅ受信機１００ごとに、各フィンガ１０２は、チャネル符号生成器４６に結合された相関器４５を備えている。チャネル符号生成器４６は、遅延等化器（delay equalizer）１０４によって判定される、異なるタイムフレームだけ遅延されたチャネル符号を生成する。相関プロセスの一環として、受信チャネル符号は、受信された信号内の対応する送信チャネル符号との整合（match）を見い出すために１チップスライスだけ遅延される。
【００２４】
ピーク１０６が、整合フィルタ１０８の出力において与えられると、相関器４５は、所望信号を識別する観点から、整合を見い出している。各Ｒａｋｅ受信機１００は、他のＲａｋｅ受信機におけるチャネル符号と比較される固有のチャネル符号を有する。各チャネル符号は、異なるチャネルに対応する。例えば、１つまたは複数の音声チャネルと、１つまたは複数のデータチャネルとが存在してもよい。
【００２５】
相関器４５の出力は、Ｉ成分とＱ成分とに分解される。これは必ずしも必要ではないが、Ｉ成分およびＱ成分は、所望信号および非所望信号について増大された分解能を提供する。次いで、相関器４５からのＩ成分およびＱ成分は、位相回転器（phase rotator）１１０に供給される。チャネル推定器（channel estimator）１１２もまた、位相回転器１１０にチャネルの推定値を供給する。
【００２６】
Ｒａｋｅ受信機１００による受信中に、Ｉ成分およびＱ成分は、周波数スペクトルにおいて回転する。Ｉ成分およびＱ成分は、生データであり、たとえ生データが知られていないことがあったとしても、位相回転器１１０は、その生データを、Ｉ成分およびＱ成分の回転前の位置へと逆回転させる。その回転は、データ内の既知のトレーニング系列に基づいている。
【００２７】
位相回転器１１０の出力は、遅延等化器１０４に供給される。各Ｒａｋｅ受信機１００には、３つの異なる遅延が存在し、１つの遅延が各フィンガ１０２に対応する。遅延等化器１０４は、各フィンガ１０２からの信号間における遅延がどれ位であるかを判定する。それぞれの遅延が判定されると、それら信号が合成され得るように、それら信号を適宜調整することができる。
【００２８】
また、Ｒａｋｅ受信機１００の一部にて、各フィンガ１０２からのＩ成分およびＱ成分が合成される。Ｉ成分は、合成器１１４によって合成されて、合成されたＩ成分が生成される。同様に、Ｑ成分は、異なる合成器１１６によって合成されて、合成されたＱ成分が生成される。Ｉ成分とＱ成分とは、加算器１１８によって一緒に加算される。
【００２９】
このプロセスは、Ｒａｋｅ受信機１００ごとに繰り返される。各加算器１１８からの出力は、信号処理プロセッサ１３０に供給される。信号処理プロセッサ１３０は、混合行列モジュール１３２を含んでいる。混合行列モジュール１３２は、各Ｒａｋｅ受信機１００によって供給される合成された信号に基づいて混合行列に入力する。混合行列の各行は、１つのドミナント信号（dominant signal）と、１つまたは複数の非ドミナント信号とを有する。非ドミナント信号は、非所望信号またはノイズ信号である。各行におけるドミナント信号は、その特定のチャネルについての所望信号に対応する。
【００３０】
混合行列信号処理モジュール１３４は、行列の各行において、所望信号項のレベルが増大し、非所望信号項のレベルが減少するように混合行列を処理する。すなわち、混合行列のノイズフロア（noise floor）は、非対角要素（off-diagonal）から対角要素（diagonal）へとエネルギを移動させることにより、低下する。次いで、復調するための所望信号が、ストリーム選択モジュール（select streams module）１３６によって選択される。復調のために、チャネル１〜チャネルＫを選択することができる。
【００３１】
混合行列モジュール１３２、混合行列信号処理モジュール１３４、およびストリーム選択モジュール１３６はすべて、図示されるように、信号処理プロセッサ１３０内に実装することができる。行ごとの所望信号がすでに知られているので、主要な要因は、プロセッサ１３０が古典的な信号分離を実行していないことである。その代わりに、信号処理プロセッサは、各チャネルにおいて分離された信号を除去している。実際の信号分離は、逆拡散符号に基づいてＲａｋｅ受信機１００において実行される。
【００３２】
信号処理プロセッサ１３０がないと、受信信号は一般に、非所望信号のノイズレベルを克服するために、さらに大量の誤り訂正符号を必要とすることになる。個別的には、いずれの干渉信号も影響のあるものではないこともあるが、全体としては、それらの干渉信号は、所望信号の信号対雑音比を非常に低下させてしまう。その結果として、さらに大量の誤り訂正符号が所望信号内に含められて伝送され、次いで、これが全体的な実効データ速度を低下させてしまう。
【００３３】
混合行列信号処理は、ゼロフォーシング（ＺＦ）プロセスまたは最小平均二乗推定（ＭＭＳＥ）プロセスなど、知識ベースの信号処理に基づくものとすることができる。代替として、混合行列信号処理は、ブラインド信号分離プロセスに基づくものであってもよい。ブラインド信号分離に分類される３つの一般的に使用される技法は、主成分分析（ＰＣＡ）、独立成分分析（ＩＣＡ）、および特異値分解（ＳＶＤ）である。
【００３４】
Ｒａｋｅ受信機１００に結合されたアンテナアレイ６０によって受信される所望信号と非所望信号とが、何らかの測定可能な特性において独立している限り、かつそれらの信号の和が互いに他から線形に独立している場合には、これらの信号処理技法のうちの１つまたは複数の技法を使用して、所望信号と非所望信号との混合信号から所望信号を強調する（enhance）ことができる。測定可能な特性は、それらの信号の１番目、２番目、３番目、または４番目のモーメントの何らかの組合せであることが多い。
【００３５】
ストリーム選択モジュール１３６によって選択された信号に基づいて、復調器４７は、選択された所望信号を復調する。復調器４７の出力はまた、符号化調整モジュール（adjust encoding module）１４０に情報を供給する。符号化調整モジュール１４０は、送信機２０にフィードバックを提供する。送信機２０は、受信機に送信されている誤り訂正符号の量を調整することになる。信号処理プロセッサ１３０が混合行列における信号対雑音比を改善している場合、送信機２０は、所望のデータの一部として、受信機４０に送信されている誤り訂正符号の量を減少させることができる。次いで、これにより、所望信号の全体的な実効データ速度が増大する。代替として、または組み合わせて、送信機は、信号ストリームの最終的な復号化の堅牢性に関連する拡散要因、データ速度、変調コンステレーション（modulation constellation）または他の任意の手段を変更することもできる。
【００３６】
図２に示した受信機アセンブリ４０についての混合行列の階数（rank）は、チャネル符号数以下である。ｋ個のＲａｋｅ受信機では、ｋ個のチャネルが存在し、その各チャネルは、固有のチャネル符号を有する。
【００３７】
別の実施形態の受信機アセンブリ４０’が、図３に示されている。Ｒａｋｅ受信機１００’ごとのそれぞれの合成器１１４’、１１６’は、所望信号と非所望信号との合成されたＩ成分とＱ成分とが、図２に示した加算器１１８によって一緒に加算されないように変更されている。その代わりに、合成されたＩ成分と合成されたＱ成分とは、混合行列に入力するための、混合行列モジュール１３２’への別個の入力として取り扱われる。結果として、混合行列の階数は、チャネル符号数の２倍以下となる。
【００３８】
さらに、ストリーム選択モジュール１３６’の出力は、復調器４７’によって復調が実行される前に選択されたチャネルについてのチャネルごとのそれぞれの加算器１３９’を用いて、Ｉ成分とＱ成分とを一緒に加算する。
【００３９】
さらに別の実施形態の受信機アセンブリ４０”が、図４に示されている。この実施形態は、Ｒａｋｅ受信機１００”ごとのそれぞれの合成器１１４”、１１６”が、当該合成器１１４”、１１６”からの出力が、各フィンガ１０２”によって供給されるＩ成分とＱ成分とに基づくように変更されている点を除いて、図３に示した受信機アセンブリ４０’に類似している。結果として、混合行列の階数は、チャネル符号数のフィンガ数ｆ倍の２倍以下である。
【００４０】
すなわち、Ｉ成分およびＱ成分のすべては、混合行列に入力するために別々に保たれる。すべての所望信号および非所望信号が堅牢に到来した場合、混合行列モジュール１３２”は、混合行列を容易に構成することができる。実際の環境においては、Ｉ成分およびＱ成分の一部は、合成されている方がよい。その結果として、選択的な合成器１１４”および１１６”からのＩ値またはＱ値の数は、実際にはＩおよびＱのどちらか一方または両方について、１まで少なくすることができる。
【００４１】
さらに、ストリーム選択モジュール１３６”の出力は、チャネルごとにそれぞれの合成器１３７”、１３８”にＩ成分とＱ成分とを供給する。各チャネルは、復調器４７”による復調に先立って、関連するチャネルごとにＩ成分とＱ成分とを加算するための加算器１３９”を有する。
【００４２】
本発明の現在の譲受人に譲渡され、その全体が、参照することにより本明細書に組み込まれている米国特許出願番号１１／２３２５００号明細書に非常に詳細に説明されているように、異なる技法を使用して、混合行列の階数を増大させることができる。これらの技法は、異なる合計の所望信号と非所望信号とを受信する複数のアンテナパターンを生成するための異なるアンテナアレイ構成を含んでいる。他の技法は、所望信号と非所望信号との合計を加算または置換して、さらに混合行列に入力することを含んでいる。これらの技法については、図５および図６を参照して説明する。
【００４３】
複数の異なる実施形態の受信アンテナアレイ６０が存在する。Ｎ個のアンテナエレメント６２は、フェーズドアレイ（phased array）を形成するために相関させることができる。別の実施形態においては、Ｎ個のアンテナエレメント６２は、切り換えビームアンテナを形成するために、少なくとも１つのアクティブアンテナエレメントと、最大（Ｎ−１）個までのパッシブアンテナエレメントとを備えることができる。さらに、Ｎ個のアンテナエレメントのうちの少なくとも２つは、異なる分極をもって相関させることができる。
【００４４】
したがって、受信アンテナアレイ６０は、受信される異なる合計の所望信号と非所望信号とに対する相乗効果（multiplier effect）を有することもある。混合行列の階数を増大させることにより、所望信号は、信号処理プロセッサ１３０によって強調される可能性がより高くなる。
【００４５】
次に説明する他の技法は、受信アンテナアレイ６０におけるＮ個のアンテナエレメント６２の数を増大させる必要なく、有効に混合行列の階数をさらに増大させることを可能にする。
【００４６】
受信される異なる合計の所望信号と非所望信号との数に対する相乗効果は、次のうちの１つまたは組合せを使用して達成することができる。アレイ偏向（array deflection）は、追加の合計の所望信号と非所望信号とを受信するために、アンテナパターンの仰角を変更することを伴う。混合行列に入力するために使用される所望信号と非所望信号との合計のすべてが相関し、かつ／または統計的に独立になるように、経路選択を実行することができる。
【００４７】
信号処理のために、異なる合計の所望信号と非所望信号とを供給するためのアレイ偏向に基づいて動作するスペクトル拡散通信システム１０の受信側のブロック図が、図５に示されている。
【００４８】
受信アンテナアレイ２６０は、Ｎ個の異なる合計の所望信号と非所望信号とを受信するＮ個の初期アンテナパターンを生成するためのＮ個のアンテナエレメント２６２を備えている。受信アンテナアレイ２６０はまた、少なくとも１つの追加の異なる合計の所望ソース信号と非所望ソース信号とが受信されるように、少なくとも１つの追加のアンテナパターンを生成するためのＮ個の初期アンテナパターンのうちの少なくとも１つの仰角を選択的に変更する仰角コントローラ２４１を備えている。
【００４９】
混合行列は、チャネル符号数のＮ倍に、追加のアンテナパターンを使用して受信される追加の異なる合計の所望信号と非所望信号との数を加えた数以下の階数を有する。
【００５０】
信号処理のために、異なる合計の所望信号と非所望信号とを供給するための経路選択に基づいて動作するスペクトル拡散通信システム１０の受信側のブロック図が、図６に示されている。
【００５１】
受信アンテナアレイ３６０は、少なくともＮ個（Ｎは３以上）の異なる合計の所望信号と非所望信号とを受信する少なくともＮ個のアンテナビームを形成するためのＮ個のエレメント３６３を備えている。コントローラ３５０は、少なくともＮ個のアンテナビームを選択的に形成するためにアンテナアレイ３６０に接続されている。
【００５２】
信号処理プロセッサ３３０はまた、異なる合計の所望信号と非所望信号とが、相関しているかどうか、または統計的に独立であるかどうかも判定する。異なる合計の所望信号と非所望信号とが、相関していないか、または統計的に独立でない場合、混合行列において、相関していないか、または統計的に独立でない異なる合計の所望信号と非所望信号とを置換するための新たな異なる合計の所望信号と非所望信号とを受信する異なるアンテナビームを形成するためのコントローラ３５０と協働する。
【００５３】
前述の説明および関連する図面に提示された教示の恩恵を受ける当業者であれば、本発明の多数の変更形態および他の実施形態が想起されるであろう。したがって、本発明は、開示された特定の実施形態だけに限定されるべきではないこと、および、変形形態と他の実施形態とが、特許請求の範囲内に含められるべきものと意図されることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明によるスペクトル拡散通信システムのブロック図である。
【図２】図１に示されるスペクトル拡散通信システムにおける受信側のより詳細なブロック図である。
【図３】図１に示されるスペクトル拡散通信システムにおける別の実施形態の受信側のより詳細なブロック図である。
【図４】図１に示されるスペクトル拡散通信システムにおけるさらに別の実施形態の受信側のより詳細なブロック図である。
【図５】本発明による、信号処理のために、異なる合計の所望信号と非所望信号とを供給するためのアレイ偏向に基づいて動作するスペクトル拡散通信システムの受信側のブロック図である。
【図６】本発明による、信号処理のために、異なる合計の所望信号と非所望信号とを供給するための経路選択に基づいて動作するスペクトル拡散通信システムの受信側のブロック図である。
【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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【図６】
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【国際調査報告】
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