(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の無線装置の現在の転送モードに関するデータを前記第１の無線装置によって第２の無線装置に第１のフレーム内で送信するステップと、
前記第２の無線装置の推奨される転送モードに関するデータを前記第１の無線装置によって前記第２の無線装置に第２のフレーム内で送信するステップと、
前記第２の無線装置の利用可能な転送電力に関するデータを前記第２の無線装置によって前記第１の無線装置に前記第１のフレーム内で送信するステップと、
前記第２の無線装置の現在の転送モードに関するデータを前記第２の無線装置によって前記第１の無線装置に前記第２のフレーム内で送信するステップと、
前記第１の無線装置の現在の転送モードに関するデータを前記第１の無線装置から前記第２の無線装置によって前記第１のフレーム内で受信するステップと、
前記第２の無線装置の推奨される転送モードに関するデータを前記第１の無線装置から前記第２の無線装置によって前記第２のフレーム内で受信するステップと、
前記第２の無線装置の利用可能な転送電力に関するデータを前記第２の無線装置から前記第１の無線装置によって前記第１のフレーム内で受信するステップと、
前記第２の無線装置の現在の転送モードに関するデータを前記第２の無線装置から前記第１の無線装置によって前記第２のフレーム内で受信するステップと、
前記第２の無線装置の前記現在の転送モードに関する前記第２のフレーム内のデータと、前記第２の無線装置の利用可能な転送電力に基づいている前記第２の無線装置の推奨される転送モードに関するデータとを介して前記第１と第２の無線装置の間のリンクを適応させるステップであって、前記第２の無線装置の利用可能な転送電力に関するデータと前記第２の無線装置の現在の転送モードに関するデータは、前記リンクを適応させるためにストリームの交互の転送フレーム内で送受信される、前記適応させるステップとを含む方法。
【請求項２】
前記第２の無線装置の利用可能な転送電力に関するデータが、前記第１のフレームのアップリンク・スロット内で受信され、
前記第１の無線装置の現在の転送モードに関するデータが、前記第１のフレームのダウンリンク・スロット内で送信される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２の無線装置の現在の転送モードに関するデータが、前記第２のフレームのアップリンク・スロット内で受信され、
前記第２の無線装置の推奨される転送モードに関するデータが、前記第２のフレームのダウンリンク・スロット内で送信される請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第２の無線装置の利用可能な電力に関するデータが、前記第１のフレームのアップリンク・スロット内で受信され、
前記第２の無線装置の推奨される転送モードに関するデータが、前記第１のフレームのダウンリンク・スロット内で送信される請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第２の無線装置の現在の転送モードに関するデータが、前記第２のフレームのアップリンク・スロット内で受信され、
前記第１の無線装置の現在の転送モードに関するデータが、前記第２のフレームのダウンリンク・スロット内で送信される請求項４に記載の方法。
【請求項６】
各転送モードが符号化方法と変調方法とを含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
データが、ＦＡＣＣＨ（Ｆａｓｔ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）で送受信される請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、無線通信の分野に関する。より詳細には、本発明は、転送リンク適正化をサポートするメッセージングに関する。
【背景技術】
【０００２】
通信チャネルを介する無線装置間の通信において、データ転送速度は、チャネルの条件が変化するのに応じて変化する。データ転送速度を変更するのに、様々な転送モードを使用することができる。転送モードが変更される際、転送モードの選択、データ転送の復号化に関連して、無線装置間でメッセージングが行われる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
慣用の通信システムでは、転送中の各無線機は、受信信号に関するチャネル条件と信号品質を特定することができ、その無線機への転送のために使用されるべき転送モードを推奨することができる。例えば、遠隔端末装置が、基地局からのダウンリンク転送に関する転送モードを推奨することができ、基地局は、その遠隔端末装置からのアップリンク転送に関する転送モードを推奨することができる。ただし、そのような動作は、各無線装置が、転送モードを決定するプロセスを実行するのに必要なインテリジェンスを含むことを要する。この理由で、特定の無線装置の変更は、受信転送リンクのパフォーマンスを向上させることにだけ役立つ。アップリンク転送とダウンリンク転送の両方のリンク適正化の向上を提供するのに、通信の変化を越えて動作する各無線装置に関して変更が要求される。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
リンク適正化に関するメッセージングのための方法と装置を提供する。本発明の一実施態様では、第１の無線装置の現在の転送モードに関するデータと、第２の無線装置の推奨される転送モードに関するデータが送信される。第２の無線装置の現在の転送モードに関するデータと、第２の無線装置の利用可能な転送電力に関するデータが受信される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
本発明のその他の特徴は、添付の図面、および以下の詳細な説明から明白となろう。
【０００６】
本発明を、例として、限定としてではなく、添付の図面の図に示す。図面では、同様の符号は同様の要素を指す。
【０００７】
概観
本発明の実施形態は、リンク適応に関するメッセージングを提供する。アップリンク制御チャネルにおいて、現在のアップリンク転送モードに関する情報、および利用可能なアップリンク転送電力に関する情報が多重化されて、送信され、転送モードは、変調スキームと符号化方法の組み合わせである。第１の無線装置から第２の無線装置へのダウンリンク制御チャネルにおいて、現在のダウンリンク転送モードに関する情報、および推奨されるアップリンク転送モードに関する情報が多重化されて、送信される。
【０００８】
一実施形態では、本発明を、ＡｒｒａｙＣｏｍｍ社のｉ−ＢＵＲＳＴ（商標）システムなど、ＴＤＤ（時分割二重）高帯域無線データ／音声システムに実装することが考えられる。しかし、本発明はｉ−ＢＵＲＳＴ（商標）システムまたはその他のいずれかの特定のエア・インタフェースに限定されるものではないことを理解されたい。実際、本発明が様々なエア・インタフェース・プロトコルや通信システムを用いて使用できることが、本明細書における説明から明らかになるはずである。
【０００９】
メッセージング
本発明を、一般に、基地局と遠隔端末という状況において説明する。基地局はダウンリンク・データ・バーストを送信し、遠隔端末はアップリンク・データ・バーストを送信する。しかし、本発明は、基地局と遠隔端末を有するシステムに限定されず、また、アップリンクとダウンリンクのデータ送信に限定されるものでもない。遠隔端末は、遠隔端末が使用している現在の送信モード（変調クラスまたはｍｏｄクラスともいう）と遠隔端末の利用可能送信電力に関する情報を送信する。利用可能送信電力は、最大送信電力と現在の送信電力の差である。しかし、送信電力情報は、その他の様々な形態で送信することができる。基地局は、基地局の現在の送信モードと、遠隔端末のための推奨送信モードに関する情報を送信する。
【００１０】
ｕｔＣｌａｓｓ、ｍｏｄＣｌａｓｓＵｐ、ｍｏｄＣｌａｓｓＤｏｗｎを含む、基地局と遠隔端末の間で通信される様々なメッセージを使って、アップリンクまたはダウンリンクのデータ・バーストの送信のために使用される変調クラスを設定または変更することができる。あるいは、ＦＡＣＣＨ（高速アクセス制御チャネル）または別の形態のメッセージを使って、変調クラスの設定または調整を行うことができる。
【００１１】
図１は、本発明のある実施形態における無線装置間の一連の送信を、簡略に説明した図である。以下に示すように、本発明の異なる実施形態においては、送信の順番が異なる場合がある。この図では、第１の無線装置１０５と第２の無線装置１１０の間の送信シーケンス１００は、いくつかの送信フレームのそれぞれにおいてアップリンク送信とダウンリンク送信を含む。第１の無線装置が基地局を含み、第２の無線装置が遠隔端末を含む。しかし、それらの無線装置がそれらの特定の例に限定されるわけではない。図示の送信フレームは、初期フレームであるフレームｋ１１５、次の、またはその後のフレームであるフレームｋ＋１  １２０、フレームｋ＋２  １２５、フレームｋ＋３  １３０である。
【００１２】
フレームｋ１１５のアップリンク送信１３５では、第２の無線装置１１０の利用可能電力に関する情報が第１の無線装置１０５に送信される。フレームｋ１１５のダウンリンク送信１４０では、第１の無線装置１０５の現在の送信モードに関する情報が第２の無線装置１１０に送信される。フレームｋ＋１  １２０では、第２の無線装置１１０の現在の送信モードがアップリンク１４５で送信され、第２の無線装置１１０のための推奨送信モードがダウンリンク１５０で送信される。次いで、フレームｋ＋２  １２５のアップリンク１５５とダウンリンク１６０、およびフレームｋ＋３  １３０のアップリンク１６５とダウンリンク１７０が、フレームｋ１１５とフレームｋ＋１  １２０のパターンを繰り返す。
【００１３】
本発明の第１の実施形態では、遠隔端末の利用可能電力が、第１の送信フレームのアップリンク送信で基地局に提供される。第１の送信フレームのダウンリンク送信では、基地局が基地局の現在の送信モードを送信する。現在の送信モードは、現在のフレーム、および次の、またはその後のフレームで基地局が使用する送信モードであるが、これは、他の実施形態では異なる場合がある。本発明の第２の実施形態では、遠隔端末の利用可能電力は、第１の送信フレームのアップリンク送信で基地局に提供される。また、第１の送信フレームのダウンリンク送信で、遠隔端末のための推奨送信モードを基地局が送信する。この推奨送信モードは、少なくともある程度は、遠隔端末によって提供される利用可能電力情報に基づく。
【００１４】
本発明の第１の実施形態では、第２のフレームのアップリンク送信において、遠隔端末が、遠隔端末の現在の送信モードを送信する。現在の送信モードは、現在のフレームおよびその後のフレームで基地局が使用する送信モードであるが、これは、他の実施形態では異なる場合がある。第２のフレームのダウンリンク送信では、基地局が遠隔端末のための推奨送信モードを送信する。本発明の第２の実施形態では、アップリンク送信は現在のアップリンク送信モードを含み、ダウンリンクは現在のダウンリンク送信モードを含む。
【００１５】
本発明のある実施形態では、基地局は基地局のための送信モードを選択する。選択された送信モードに関する情報が、基地局の現在の送信モードとして遠隔端末に送信される。次いで、遠隔端末は、現在の送信モードを使って、基地局からのデータ送信を復号する。基地局はまた、遠隔端末のための推奨送信モードを選択し、その推奨送信モードを遠隔端末に送信する。遠隔端末は、少なくともある程度はその推奨伝達モードに基づいて、遠隔端末の送信モードを修正し、現在の送信モードに関する情報を基地局に送信する。次いで、基地局は、遠隔端末の現在の送信モードを使って、遠隔端末からのデータ送信を復号する。次いで、遠隔端末と基地局は、このプロセスを続けて、修正された送信モードを条件変更として設定する。
【００１６】
一例では、遠隔端末は、遠隔端末の利用可能電力に関する情報を第１のフレームのアップリンクで送信し、基地局は、基地局の現在の送信モードを第１のフレームのダウンリンクで送信する。第２のフレームでは、遠隔端末が基地局の現在の送信モードをアップリンクで送信し、基地局が推奨送信モードをダウンリンクで送信する。次いで、このプロセスを繰り返す。その結果、遠隔端末の利用可能電力の送信と推奨送信モードの送信の間に、ダウンリンク送信とアップリンク送信の時間が生じ、推奨クラスを決定するための時間が得られる。さらに、推奨送信モードの送信と、次の、遠隔端末のための現在の送信モードの送信の間に１フレームが存在する。したがって、遠隔端末は、推奨に反応して、少なくともある程度はその推奨送信モードに基づいて遠隔端末の送信モードを修正するための１フレームを有する。
【００１７】
第１の無線装置と第２の無線装置を使用する、本発明のある実施形態では、両無線装置のためのリンク適正化を行うのに必要とされるインテリジェンスが、それらの無線装置の一方においてのみ必要である。したがって、第２の無線装置を簡略化することができる。送信モード適正化プロセスに関連するソフトウェアまたはハードウェアのアップグレードを実装する場合、この実装は、インテリジェント無線装置ともう一方の無線装置両方のためにリンク適正化を行う、そのインテリジェント無線装置においてのみ行う必要がある。
【００１８】
リンクの適正化
本発明のある実施形態では、無線データ・システムは複数の送信モードを使用し、それぞれの送信モード（変調クラスまたはｍｏｄクラスともいう）は変調スキームと符号化スキームの組合せを含む。送信モードはまた、間引きおよびその他の要因も含む。無線装置が使用する送信モードは、伝搬チャネルと利用可能送信電力の条件に基づいて変更することができる。リンクの適正化を使用することによって、データ送信のスループットが送信チャネルの品質によって制限されるときに、それを最大化することができる。送信のためのリンク適正化は、送信側無線装置または受信側無線装置のいずれかが実行することができる。
【００１９】
リンク適正化に利用可能な１組のｍｏｄクラスは、複数の信号品質にわたる動作を可能にする。各ｍｏｄクラスは、信号品質の階層に割り当てられる。信号品質は、様々な異なる品質測定を使って評価することができる。一実施形態では、信号品質を信号対干渉雑音比を使って評価する。それによって、信号品質を高速に評価することができる。信号品質は、測定した信号の品質と目標とする信号の品質の差として表現することができる。
【００２０】
ｍｏｄクラスのリストを、符号化における冗長性が減少していくような順番のリストにすることができる。例えば、最も冗長性が低いｍｏｄクラスを、リスト内の一番高い位置に置く。このｍｏｄクラスを、相対的な信号品質が最も高い条件に対して使用することができる。リスト内で一番高い位置にあるｍｏｄクラスはまた、一般に、２４−ＱＡＭ（直交振幅変調）などの、最も高レベルのスキームを有する。したがって、信号品質が最も低い条件のための、リスト内の最も低い位置にあるｍｏｄクラスは、冗長性が最も高く、また、ＢＰＳＫ（二位相変移キー方式）のような最も低レベルの変調スキームを有する。ＳＩＮＲを使って信号品質を評価する場合、最も高位のｍｏｄクラスをＳＩＮＲ値が最も高い信号に対して使用し、最も低位のｍｏｄクラスをＳＩＮＲ値が最も低い信号に使用する。最も高位のｍｏｄクラスと最も低位のｍｏｄクラスの間の信号品質をについては、中間のｍｏｄクラスを選択することができる。複数の中間のｍｏｄクラスを、複数の信号品質の範囲全体に対して等間隔になるように選択することができる。
【００２１】
本発明の一実施形態では、各ｍｏｄクラスにおいて特定のフレーム誤り率（ＦＥＲ）が得られるように、ｍｏｄクラスをＳＩＮＲ値にマップする。例えば、ｍｏｄクラスそれぞれが、約１パーセントのＦＥＲになる。
【００２２】
変調クラスは、様々なタイプの変調と符号化を提供し、それらは一緒になってシンボル当りのビット数を変更する。変調クラスは、端末の機能、チャネルの品質、データ・キューの長さ、または様々なその他の要因に基づいて選択することができる。変調クラスは、任意の数の異なる方法で変更することができる。特定の数と特定のタイプの変調クラスは、ネットワークの容量、チャネルの品質、コスト目標に適応するよう、必要に応じて多くの異なる形態をとることができる。
【００２３】
図２は、送信モードの動作をグラフとして示した図である。グラフ２００には、ｍｏｄクラスを変更するための、様々なＳＩＮＲ値で達成されるスループットを示してある。図２は、例示を意図したものであって、一定の比率で記載したものではなく、必ずしも実際の値を反映していない。この図では、第１の軸上のデータ・スループットと第２の軸上のＳＩＮＲに従ってｍｏｄクラスがグラフ化されている。データ・スループットについては、各ｍｏｄクラス曲線は、ＳＩＮＲが増加するのにつれて急激に上昇し、その後、横ばいの穏やかな増加に変わる。しかし、個々のｍｏｄクラスそれぞれの曲線は、使用される実際の変調と符号化スキームに依存し、図２に示す曲線で表されない場合がある。ｍｏｄクラス１の曲線２０５は、図示されている中で最も低位のｍｏｄクラスであって、最低のＳＩＮＲを要求し、また、一般に、最低のデータ・スループットを提供する。ｍｏｄクラス３の曲線２１５は、３つのｍｏｄクラスのうち最高位のｍｏｄクラスを表し、最高のＳＩＮＲ値を要求し、また、一般に、最高のデータ・スループットを提供する。ｍｏｄクラス２の曲線２１０は、中間のｍｏｄクラスを表す。図２に示すように、ＳＩＮＲ値に応じてより高位の、またはより低位のｍｏｄクラスに変更することにより、より大きいスループットを得ることができる。所与のＳＩＮＲのデータ・スループットのための最も望ましい動作は、そのＳＩＮＲ値の最も高位のｍｏｄクラス曲線である。さらに、ｍｏｄクラス曲線の急激に増加する下部に比べて、ｍｏｄクラス曲線の穏やかに増加する上部で動作することには利点がある。第１の例では、ｍｏｄクラス２の曲線２１０の上部にある点２２０で動作する無線デバイスを、ｍｏｄクラス３の曲線２１５の上部にある点２２５でｍｏｄクラス３に変更することができ、それによってデータ・スループットを増加させることができる。第２の例では、ｍｏｄクラス２の曲線２１０の下部の点２３０で動作する無線デバイスは、ｍｏｄクラスをｍｏｄクラス１の曲線２０５の上部にある点２３５まで下げることによって、スループットを増加させることができる。
【００２４】
本発明の一実施形態では、利用可能送信電力を信号の品質と関連させて使用して、ｍｏｄクラスを選択することができ、それによって、信号送信のデータ・スループットを潜在的に増加させることができ、またシステムのフレキシビリティを向上させることができる。例えば、無線装置が、ｍｏｄクラス２の曲線２１０の上にある点２４０でｍｏｄクラス２を使って動作している場合がある。送信電力の増加は、一般に、ＳＩＮＲの増加をもたらす。この無線装置は、利用可能送信電力によって限定される、送信電力の変化に伴って生じる信号の品質の変化を見積もることができる。利用可能送信電力がＳＩＮＲを点２４５まで増加させるのに十分な場合には、ｍｏｄクラス３の曲線２１５の上にある点２５０で、ｍｏｄクラス２からｍｏｄクラス３に変更することよって、データ・スループットをさらに増加させることができる。ここに記載している例では、データ・スループットを増加させることができる場合について説明している。しかし、どのｍｏｄクラスを選択するかの決定には、その他の多くの要因が含まれる。
【００２５】
一実施形態では、表１に示すように、９つの異なる所定の変調クラスがある。これらの異なる変調クラスは、符号化についてだけでなく変調スキームについても異なっている。符号化は、誤りの検出と訂正、間引き、ブロック符号化、ブロック整形を含む。特定の用途の必要に応じて、その他のタイプの変調と符号化を使用することができる。表１の１シンボル当りのビットの転送速度はおよその数字であるが、同じ数のシンボルで達成できるデータ転送速度の範囲を示している。１８２という１バースト当りアップリンク情報シンボル、および４６０という１バースト当りダウンリンク情報シンボルの値を使った場合、変調クラス０のバーストは、それぞれ、９１ビットまたは２３０ビットを転送する。一方、変調クラス８のバーストは、それぞれ７２８ビットと１８４０ビットを転送する。
【００２６】
【表１】
0004705372.tif 000002
【００２７】
変調クラスを、アップリンクとダウンリンクの間の特定のデータ転送速度比を達成するよう、また、遠隔端末に比べて、より多くの基地局の機能に対応するよう調整することもできる。一例では、ダウンリンク・シンボルとアップリンク・シンボルの比率がおよそ２．５：１である。これは、多くのインターネット上の用途において実用的なデータ転送速度比であると考えられる。基地局と遠隔端末が同じ変調クラスを使用する場合も、データ転送速度比は約２．５：１になる。しかし、異なる変調クラスを使用することによって、データ転送速度比は、約０．３２：１（ｍｏｄクラス８の遠隔端末、ｍｏｄクラス０の基地局）から約２０：１（ｍｏｄクラス０の遠隔端末、ｍｏｄクラス８の基地局）までの間で変化し得る。用途によっては、基地局が、遠隔端末よりも１段階高い変調クラスを使って、全てのユーザ・データを頻繁に送信する場合がある。この場合は、２．９：１から３．８：１までの間のデータ転送速度比が提供される。わかるように、変調クラスは、システムの動作パラメータを設定する際の多大なフレキシビリティを提供する。
【００２８】
考慮し得る別の要因として、一般に、変調クラスが低位であるほど送信のために必要とするエネルギーが少なく、また、基地局での他のユーザとの干渉が少ないことが挙げられる。したがって、より低位の変調クラスを優先するようにシステムを構成することができる。一方、変調クラスが高位であるほど、より高速のデータ転送速度で送信が行われるため、データ・バッファが空になるのがより早い。多くのタイプのデータ転送の場合、送信速度が高速なほど、セッションがより短く、したがって、より多くのユーザに対応できることを意味する。例えば、ユーザが電子メールを送受信する場合、データ転送速度が高速なほどその電子メールが速く転送され、それによってデータ転送をより素早く終了させて、システム・リソースを別のユーザが利用できるようにすることができる。
【００２９】
ｍｏｄクラスの選択は、転送するデータの量だけでなく、各方向における相対的な量にも依存する場合がある。ある方向に転送するデータが、もう一方の方向に転送するデータよりもはるかに少ない場合、データ量が少ない方の方向を、より低位の変調クラスで動作させることができる。データ転送は大きい方のデータ・バッファが空になるまで行われている状態にあるので、それによってデータ転送の終了が遅れることはない。
【００３０】
変調クラスは、信号対雑音比などの信号の品質にマップされる。表２は、アップリンク送信に設定された例示的ｍｏｄクラスを示す。各ｍｏｄクラスについて公称目標ＳＩＮＲ値が記載されている。表２は、ダウンリンク送信に設定された例示的ｍｏｄクラスを示す。各ｍｏｄクラスについて公称目標ＳＩＮＲ値が記載されている。表２、３に示すように、使用されるｍｏｄクラスと目標とする信号品質は、アップリンク送信の場合とダウンリンク送信の場合とで異なることがある。
【００３１】
【表２】
0004705372.tif 000003
【００３２】
【表３】
0004705372.tif 000004
【００３３】
基地局の構造
本発明は、無線通信システムに関し、空間分割多元接続（ＳＤＭＡ）技術を、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）などの多元アクセス・システムと組み合わせて使用した、固定アクセスまたは移動アクセスの無線ネットワークである。多元アクセスを、周波数分割二重化（ＦＤＤ）または時分割二重化（ＴＤＤ）と組み合わせることができる。図３は、本発明を実装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３００の例である。このシステムまたはネットワークは、図４に示すような、遠隔端末またはユーザ端末とも呼ばれるいくつかの加入者局を含む。基地局３００を、要求されたデータ・サービスと、接続をそれが属する無線システムの外部に提供するためのホストＤＳＰ３３１を介して、広域ネットワーク（ＷＡＮ）に接続することができる。空間の多様性をサポートするために、複数のアンテナ３０３、例えば４つのアンテナを使用することができる。ただし、アンテナの数は別の数を選択してもよい。
【００３４】
各加入者局についての１組の空間多重化の重みが、変調された信号のそれぞれに適用されて、４つのアンテナの列によって送信される、空間的に多重化された信号が生成される。ホストＤＳＰ３３１は、各従来チャネルの各加入者局の空間特徴を生成して維持し、また、受信した信号測定値を使って空間多重化と逆多重化の重みを算出する。このようにして、同じ従来チャネル上でアクティブなものもあり得る、現在アクティブな加入者局からの信号は、分離されて、干渉および雑音が抑制される。基地局３００からそれらの加入者局に通信する場合、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て調整された最適化済みのマルチローブ・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有向のビームを達成するための適切なスマート・アンテナ技術が、例えば、１９９８年１０月２７日にＯｔｔｅｒｓｔｅｎらに対して発行された米国特許第５，８２８，６５８号、および１９９７年６月２４日にＲｏｙ，ＩＩＩらに対して発行された米国特許第５，６４２，３５３号に記載されている。使用チャネルは、いずれかの方法で区分することができる。一実施形態では、ＧＳＭ（移動通信のためのグローバル・システム）エア・インタフェース、またはディジタル・セルラ、ＰＣＳ（パーソナル通信システム）、ＰＨＳ（パーソナル・ハンディフォン・システム）またはＷＬＬ（無線ローカル・ループ）など、いずれかのその他の時分割エア・インタフェース・プロトコルに定義されているように区分することができる。あるいは、連続したアナログまたはＣＤＭＡチャネルを使用することができる。
【００３５】
アンテナの出力は、送受切替スイッチ３０７に接続される。送受切替スイッチ３０７は、ＴＤＤ実施形態においてはタイム・スイッチである。送受切替スイッチの実装形態としては、周波数分割二重化（ＦＤＤ）システムにおける周波数送受切替器としての実装形態、および、時分割二重化（ＴＤＤ）システムにおけるタイム・スイッチとしての実装形態の２つが可能である。受信する場合、アンテナの出力は、この送受切替スイッチを介して受信機３０５に接続され、ＲＦ受信機（“ＲＸ”）モジュール３０５によって搬送周波数から中間周波数（“ＩＦ”）にダウン変換される。次いで、この信号は、アナログ・ディジタル変換器（“ＡＤＣ”）３０９によってディジタル化（サンプリング）される。最終的なベースバンドへのダウン変換がディジタルで実行される。ディジタル・フィルタを使ってダウン変換およびディジタル・フィルタリングを実施することができる。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している。これをブロック３１３として示す。本発明を、多種多用のＲＦおよびＩＦ搬送周波数および帯域に適するように適正させることができる。
【００３６】
本例では、各アンテナのディジタル・フィルタ３１３から８つのダウン変換された出力がある。１受信タイムスロット当り１出力である。この特定のタイムスロット数は、ネットワークのニーズに合うように変えることができる。ＧＳＭは、各ＴＤＭＡフレームについて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、各フレームでアップリンクとダウンリンクに任意の数のＴＤＭＡタイムスロットを用いても望ましい結果が得られる。本発明の一態様によれば、８つの受信タイムスロットのそれぞれについて、４つのアンテナからの４つのダウン変換された出力が、較正を含むさらなる処理を施すためにディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）３１７（以下、「タイムスロット・プロセッサ」という）に供給される。１受信タイムスロット当り１つとして、８つのモトローラＤＳＰ５６３００ファミリのＤＳＰをタイムスロット・プロセッサとして使うことができる。タイムスロット・プロセッサ３１７は、受信信号の電力を監視し、周波数オフセットと時間正規化を見積もる。タイムスロット・プロセッサ３１７はまた、各アンテナ素子のスマート・アンテナの重みを決定する。ＳＤＭＡスキームでは、これらを使って、特定の遠隔ユーザからの信号を判断し、判断した信号を復調する。
【００３７】
タイムスロット・プロセッサ３１７の出力は、８つの受信タイムスロットそれぞれについての復調されたバースト・データである。このデータは、ホストＤＳＰプロセッサ３３１に送られる。ホストＤＳＰプロセッサ３３１の主な機能は、システムの全ての要素を制御し、より高いレベルの処理とのインタフェースをとることである。より高いレベルの処理とは、システムの通信プロトコルに定義されている、全ての異なる制御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を扱う処理である。ホストＤＳＰ３３１は、モトローラＤＳＰ５６３００ファミリのＤＳＰであってよい。さらに、タイムスロット・プロセッサは、各遠隔端末について決定された受信の重みをホストＤＳＰ３３１に送る。ホストＤＳＰ３３１は、状態の情報とタイミングの情報を保持し、タイムスロット・プロセッサ３１７からアップリンク・バースト・データを受け取り、タイムスロット・プロセッサ３１７をプログラムする。さらに、ホストＤＳＰ３３１は、誤り訂正コードを解読し、逆スクランブルしてチェックし、また、アップリンク信号のバーストを逆アセンブルする。次いで、アップリンク信号を、基地局３００の他の部分においてより高いレベルの処理を施すために送ることができるようフォーマットする。さらに、ホストＤＳＰ３３１は、データ、命令、あるいはホッピング機能またはシーケンスを記憶するためのメモリ素子を含むことができる。あるいは、基地局３００が別個のメモリ素子を備えてもよいし、または、補助メモリ素子へのアクセスが可能であってもよい。基地局３００のその他の部分に関しては、ホストＤＳＰ３３１は、基地局３００においてさらに高いレベルの処理を施すためにサービス・データとトラフィック・データとをフォーマットし、基地局３００のそ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、また、ダウンリンク・バーストをフォーマットして、３３７として示す送信コントローラ／変調器に送る。ホストＤＳＰはまた、送信コントローラ／変調器３３７、３３３として示すＲＦタイミング・コントローラを含む、基地局３００のその他の構成要素のプログラミングを管理する。
【００３８】
ＲＦコントローラ３３３は、電力の監視と制御値を読み取って送信し、送受切替器３０７を制御し、また、ホストＤＳＰ３３１からの各バーストについてのタイミング・パラメータおよびその他の設定を受け取る。
【００３９】
送信コントローラ／変調器３３７は、ホストＤＳＰ３３１から送信データを受け取る。送信コントローラは、このデータを使って、ＲＦ送信機（ＴＸ）モジュール３３９に送られるアナログＩＦ出力を生成する。具体的には、受信されたデータ・ビットは、複合変調信号に変換され、ＩＦ周波数にアップ変換され、サンプリングされる。これにホストＤＳＰ３３１から得られた送信重みが掛けられて、送信コントローラ／変調器３３７の一部であるディジタル・アナログ変換器（“ＤＡＣ”）によってアナログ送信波形に変換される。このアナログ波形は、送信モジュール３３９に送られる。送信モジュール３３９は、この信号を送信周波数にアップ変換して、信号を増幅させる。増幅された送信信号出力は、送受切替器／タイム・スイッチ３０７によってアンテナ３０３に送られる。
【００４０】
遠隔端末の構造
図４は、データ通信または音声通信を提供する遠隔端末４００における構成要素の配置の例を示す。遠隔端末４００のアンテナ４４５は、アンテナ４４５が送信と受信の両方に使用できるように、送受切替器４４６に接続されている。このアンテナは全方向性であってもよいし指向性であってもよい。基地局５００について上記に説明したように、最適なパフォーマンスのために、アンテナを複数の素子で構成して空間処理を使用することができる。代替実施形態では、別の送信アンテナと受信アンテナを使うことによって、送受切替器４４６の必要をなくしている。別の代替実施形態では、時分割二重化を使用し、当技術分野ではよく知られているように、送受切換器の代わりに送受信（ＴＲ）スイッチを使用することができる。送受器の出力４４７は、受信機４４８への入力としての役割を果たす。受信機４４８は、ダウン変換された信号４４９を生成する。これは、復調器４５１への入力である。復調されて受信された音または音声信号４６７は、スピーカ４６６への入力である。
【００４１】
遠隔端末４００は、送信されるデータまたは音声が変調器４５７で変調される、対応する送信チェーンを備えている。送信される変調信号４５９は、変調器４５７によって出力され、送信機４６０によってアップ変換されて増幅され、それによって、送信機出力信号４６１が生成される。次いで、送信機出力４６１は、アンテナ４４５によって送信されるために送受切替器４４６に入力される。
【００４２】
復調された受信データ４５２は、復調前の受信データ４５０と同様に、遠隔端末の中央処理装置４６８（ＣＰＵ）に供給される。遠隔端末のＣＰＵ４６８は、モトローラ・シリーズ５６３００ファミリのＤＳＰなど、標準ＤＳＰ（ディジタル信号プロセッサ）で実装することができる。このＤＳＰはまた、復調器４５１と変調器４５７の機能を実行することもできる。遠隔端末のＣＰＵ４６８は、回線４６３を通じて受信機を、回線４６２を通じて送信機を、回線４５２を通じて復調器を、また、回線４５８を通じて変調器を制御する。遠隔端末のＣＰＵ４６８はまた、回線４５４を通じてキーパッド４５３と、回線４５５を通じてディスプレイ４５６と通信を行う。マイクロフォン４６４とスピーカ４６６は、それぞれ回線４６５、４６７を通じて、音声通信遠隔端末のために、変調器４５７と復調器４５１に接続される。別の実施形態では、マクロフォンとスピーカはまた、直接、ＣＰＵと通信を行って、音声またはデータ通信を提供する。さらに、遠隔端末のＣＰＵ４６８はまた、データ、命令、機能またはシーケンスを記憶するためのメモリ素子を含むこともできる。あるいは、遠隔端末４００は、別個のメモリ素子を備えてもよいし、または、補助メモリ素子へのアクセスが可能であってもよい。
【００４３】
一実施形態では、スピーカ４７０とマイクロフォン４６４が、外部データ処理デバイス（例えば、コンピュータ）への、またはそこからのデータの送信を可能にする、当技術分野でよく知られたディジタル・インタフェースで置換えられ、または増強される。一実施形態では、遠隔端末のＣＰＵ４６８を、ＰＣＭＣＩＡインタフェースなど、外部コンピュータへの標準ディジタル・インタフェースに結合する。ディスプレイ、キーボード、マイクロフォン、スピーカはその外部コンピュータの一部である。遠隔端末のＣＰＵ４６８は、そのディジタル・インタフェースと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を行う。データのみの通信の場合には、マイクロフォンとスピーカを除くことができる。音声のみの通信の場合には、キーボードとディスプレイを除くことができる。
【００４４】
一般事項
上記の記載では、説明を目的として、本発明を完全に理解できるように数多くの具体的な詳細について述べてある。しかし、当業者には、本発明がそれらの具体的な詳細のあるものを省いても本発明を実施できることが明らかであろう。その他の場合では、周知の構造とデバイスを構成図の形態で示す。
【００４５】
本発明をＴＤＤ（時分割二重化）の状況で記載しているが、本発明はその状況に限定されるものではない。本発明はまた、一般にＣＤＭＡ（符号分割多元接続）システムのための標準において要求されているように、パイロット信号が通常は複数のユーザ間で同時に共用される無線システムに適用できる。このような無線システムの現在知られている例としては、ＷＣＤＭＡ（広帯域ＣＤＭＡ）、ｃｄｍａ２０００、ＩＳ−９５、ＨＤＲ（高データ転送速度）通信が挙げられる。本発明はまた、ＧＳＭ（移動通信のためのグローバル・システム）などのＴＤＭＡ（時分割多元接続）システムにも適用可能である。
【００４６】
本発明は様々なステップを含む。本発明のステップは、ハードウェア構成要素で実行することができ、または、マシン実行可能命令で実施することができる。マシン実行可能命令は、汎用または特定目的のプロセッサ、またはそれらの命令でプログラムされた論理回路にそれらのステップを実行させるために使用することができる。あるいは、それらのステップをハードウェアとソフトウェアの組合せで実行することができる。それらのステップを、基地局または遠隔端末のいずれかによって実行されるものとして説明してきた。しかし、基地局によって実行されるものとして説明しているステップの多くは、遠隔端末が実行することが可能であり、またその逆も可能である。
【００４７】
さらに、本発明は、端末同士が、そのどちらかが基地局、遠隔端末、ユーザ端末、または加入者局として指定されることなく、互いに通信を行うシステムにも同等に適用可能である。したがって、本発明は、空間処理を使った通信デバイスのピア・ツー・ピア無線ネットワークにおいても同等に適用可能であり、また役立つ。これらのデバイスは、セルラ・フォン、ＰＤＡ、ラップトップ・コンピュータ、その他のいずれかの無線デバイスであってよい。一般に、基地局と端末の両者が電波を使用するため、無線通信ネットワークのこのような通信デバイスを一般にラジオと呼ぶことができる。
【００４８】
上記の記載のある部分では、基地局のみを、アダプティブ・アンテナ・アレイを使った空間処理を実行するものとして説明している。しかし、遠隔端末もアンテナ・アレイを含むことができ、また、本発明の範囲内で、受信と送信（アップリンクとダウンリンク）の両方において空間処理を行うことができる。アップリンクに属すると考えられるステップまたはプロセスはどれも、代わりにダウンリンクにおいて実行することができ、その逆も可能である。さらに、上記の記載のある部分では、基地局が実行する特定の機能は、ネットワークを介して調整することができ、あるいは、システムのその他の構成要素に割り当てることができる。本発明はアダプティブ・アンテナの使用を要求するものではなく、また、２台のラジオが互いに通信を行うどのシステムにおいても実施することができる。
【００４９】
本発明を、本発明に従ってプロセスを実行するようコンピュータ（またはその他の電子デバイス）をプログラムするために使用することができる命令が記憶された、マシン可読媒体を含むことができるコンピュータ・プログラム製品として提供することができる。このマシン可読媒体には、フロッピー・ディスク、光ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、磁気または光カード、フラッシュ・メモリ、または電子命令を記憶するのに適したその他のタイプの媒体／マシン可読媒体が含まれるが、それらに限定されるわけではない。さらに、本発明はまたコンピュータ・プログラム製品としてダウンロードすることもできる。この場合、プログラムを、通信リンク（例えば、モデムまたはネットワーク通信）を介し、搬送波またはその他の伝搬媒体で実施されたデータ信号によって、遠隔コンピュータから要求側コンピュータに転送することができる。
【００５０】
方法の多くを、それらの最も基本的な形で記載してある。しかし、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく、それらの方法のどれもステップの追加または削除が可能であり、また、記載のメッセージのどれも情報の追加または削除が可能である。当業者には、多くのさらなる修正または改良が可能であ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にではなく、本発明を例示するために提供している。本発明の範囲は、上記に記載した具体的な例によってではなく、頭記の特許請求の範囲によってのみ決定されるものである。
【００５１】
本明細書における「一実施形態」または「ある実施形態」という記載は、ある特定の特徴が本発明の実施に含まれることを意味することを理解されたい。同様に、本発明の例示的実施形態の上記記載においては、開示の流れをスムーズにし、また、様々な発明の態様の１つまたは複数の理解を援助する目的で、本発明の様々な特徴を単一の実施形態、図、またはそれらの説明にまとめている場合があることを理解されたい。しかし、この開示の方法を、権利を請求している本発明が、各請求項において明白に説明されている特徴よりも多くの特徴を要求する意図を反映するものとして解釈すべきではない。そうではなく、頭記の特許請求の範囲が反映しているように、発明の態様は、上記に開示したある単一の実施形態の全ての特徴よりも少ない数の特徴において存在する。したがって、これにより、頭記の特許請求の範囲は、明白にこの本発明を実施するための最良の形態に組み込まれるものであり、各請求項は、本発明の別個の実施形態として独立するものである。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明のある実施形態における第１のデバイスと第２のデバイスの間の通信を説明する図である。
【図２】本発明のある実施形態におけるリンク適正化のためのメッセージングを説明する流れ図である。
【図３】本発明のある実施形態を実施することができる基地局を説明する、簡略化した構成図である。
【図４】本発明のある実施形態を実施することができる遠隔端末を説明する、簡略化した構成図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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