(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローカル無線装置から第１のリモート無線装置に送信すべきアクセス制御バーストを生成するステップと、
前記ローカル無線装置と第２のリモート無線装置との間の既存の論理接続の一部である、前記ローカル無線装置から前記第２のリモート無線装置に送信すべきトラフィックバーストを生成するステップと、
空間処理を用いて複数のアンテナ要素から送信される信号で、かつ、前記アクセス制御バーストと前記トラフィックバーストを含む信号を単一の搬送波上の時分割多重アクセスフレームの単一のタイムスロットで送信するステップであって、前記アクセス制御バーストは前記第１のリモート無線装置に第１の空間チャネル上で送信され、前記トラフィックバーストは前記第２のリモート無線装置に第２の空間チャネル上で送信される、前記送信するステップとを含む方法。
【請求項２】
前記アクセス制御バーストは、前記ローカル無線装置と前記第１のリモート無線装置との間の論理接続を確立することに関係している請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記アクセス制御バーストは、前記ローカル無線装置と前記第１のリモート無線装置との間の前記論理接続の確立を求める要求に対する応答であるアクセス割当てバーストを含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記アクセス割当てバーストは、前記ローカル無線装置と前記第１のリモート無線装置との間の前記論理接続の前記要求された確立の許可を含む請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記アクセス割当てバーストは、前記許可される論理接続に関するタイムスロット割当てと搬送波割当てを含む請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記タイムスロット割当てと搬送波割当ては、前記アクセス割当てバーストを含む前記信号を送信するのに用いられる前記タイムスロットと前記搬送波とは異なる請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記複数のアンテナ要素は適応アンテナアレイを含み、前記信号を送信することは、前記生成されたアクセス制御バーストと前記生成されたトラフィックバーストに適応スマートアンテナ処理方式を適用することを含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記適応スマートアンテナ処理方式は、前記アンテナアレイの前記要素に対応する１組の空間処理重みを決定し、前記決定された空間処理重みを用いて、前記生成されたアクセス制御バーストと前記生成されたトラフィックバーストを組み合わせることを含む請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記アクセス制御バーストはページバーストを含む請求項２に記載の方法。
【請求項１０】
前記ページバーストは、前記第１のリモート無線装置に、前記ローカル無線装置と前記第１のリモート無線装置との間の前記論理接続を要求することを促すプロンプトを含む請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１のリモート無線装置から前記ローカル無線装置に送信された前記ページバーストに応答してランダムアクセスバーストを受信することをさらに含み、前記ランダムアクセスバーストが、前記ローカル無線装置と前記第１のリモート無線装置との間の前記論理接続の確立を求める要求である請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ローカル無線装置と第３のリモート無線装置との間の論理接続の確立を求める要求に対する応答であるアクセス割当てバーストを生成することをさらに含み、前記送信される信号は、前記生成されるアクセス割当てバーストをさらに含む請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
通信装置であって、
それぞれ第１と第２のリモート無線装置に送信されるアクセス制御バーストとトラフィックバーストを生成し、前記トラフィックバーストは、前記通信装置と前記第２のリモート無線装置との間の既存の論理接続の一部であり、空間処理を用いて前記アクセス制御バーストと前記トラフィックバーストを含む信号を生成するプロセッサと、
アンテナ要素のアレイと、
前記プロセッサと前記アンテナ要素のアレイに結合され、前記信号を前記アンテナ要素のアレイから単一の搬送波上の時分割多重アクセスフレームの単一のタイムスロットで送信する送信器であって、前記アクセス制御バーストは第１の空間チャネル上で送信され、前記トラフィックバーストは第２の空間チャネル上で送信される、前記送信器とを含む通信装置。
【請求項１４】
前記アクセス制御バーストは、前記通信装置と前記第１のリモート無線装置との間の論理接続の確立に関係している請求項１３に記載の通信装置。
【請求項１５】
前記アクセス制御バーストは、前記ローカル無線装置と前記第１のリモート無線装置との間の前記論理接続の確立を求める要求に対する応答であるアクセス割当てバーストを含む請求項１４に記載の通信装置。
【請求項１６】
前記アクセス割当てバーストは、前記ローカル無線装置と前記第１のリモート無線装置との間の前記論理接続の前記要求された確立の許可を含む請求項１５に記載の通信装置。
【請求項１７】
前記アクセス割当てバーストは、前記許可される論理接続に関するタイムスロット割当てと搬送波割当てを含む請求項１６に記載の通信装置。
【請求項１８】
前記タイムスロット割当てと搬送波割当ては、前記アクセス割当てバーストを含む前記信号を送信するのに用いられる前記タイムスロットと前記搬送波とは異なる請求項１７に記載の通信装置。
【請求項１９】
前記アンテナ要素のアレイは適応アンテナアレイを含み、前記プロセッサは、前記アクセス制御バーストと前記トラフィックバーストに適応スマートアンテナ処理方式を適用することによって前記信号を生成する請求項１３に記載の通信装置。
【請求項２０】
前記プロセッサは、前記アンテナアレイの前記要素に対応する１組の空間処理重みを決定し、前記決定された空間処理重みを用いて、前記生成されたアクセス制御バーストと前記生成されたトラフィックバーストを組み合わせる請求項１９に記載の通信装置。
【請求項２１】
前記アクセス制御バーストはページバーストを含む請求項１４に記載の通信装置。
【請求項２２】
前記ページバーストは、前記第１のリモート無線装置に、前記通信装置と前記第１のリモート無線装置との間の前記論理接続を要求することを促すプロンプトを含む請求項２１に記載の通信装置。
【請求項２３】
前記プロセッサはさらに、アクセス割当てバーストを生成し、前記通信装置と第３のリモート無線装置との間の論理接続の確立を求める要求に対する応答であるアクセス割当てバーストは、前記信号における前記アクセス割当てバーストを含む請求項２１に記載の通信装置。
【請求項２４】
プロセッサによって実行されたときに、
ローカル無線装置から第１のリモート無線装置に送信すべきアクセス制御バーストを生成するオペレーションと、
前記ローカル無線装置と第２のリモート無線装置との間の既存の論理接続の一部である、前記ローカル無線装置から前記第２のリモート無線装置に送信すべきトラフィックバーストを生成するオペレーションと、
空間処理を用いて複数のアンテナ要素から送信される信号で、かつ、前記アクセス制御バーストと前記トラフィックバーストを含む信号を単一の搬送波上の時分割多重アクセスフレームの単一のタイムスロットで送信するオペレーションであって、前記アクセス制御バーストは前記第１のリモート無線装置に第１の空間チャネル上で送信され、前記トラフィックバーストは前記第２のリモート無線装置に第２の空間チャネル上で送信される、前記送信するオペレーションとを前記プロセッサに実行させる命令を表すデータを含む機械読取り可能な媒体。
【請求項２５】
通信装置であって、
アクセス制御バーストを第１のリモート無線装置に、トラフィックバーストを第２のリモート無線装置に、それぞれ単一の搬送波上の時分割多重アクセスフレームの単一のタイムスロットで送信する送信器であって、前記トラフィックバーストは前記第２のリモート無線装置と前記通信装置との間の既存の論理接続の一部であり、前記アクセス制御バーストは前記第１のリモート無線装置に第１の空間チャネル上で送信され、前記トラフィックバーストは前記第２のリモート無線装置に第２の空間チャネル上で送信される、前記送信器を含む通信装置。
【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、特に論理トラフィックチャネルとアクセスチャネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
セルラ音声とデータ通信システムのようないくつかの無線通信システムは、携帯電話や無線ウェブ装置のような移動ユーザ端末又は固定ユーザ端末によって利用できるいくつかの基地局を様々な位置に有している。各基地局は、通信チャネルを用いてユーザ端末と通信する。たとえば、通信チャネルは、物理搬送波周波数上のＴＤＭＡ（時分割多重アクセス）フレームにおけるタイムスロットで構成することができる。ＴＤＭＡフレームは、たとえば、３つのアップリンク（ユーザ端末から基地局）タイムスロットと、その後に続く３つのダウンリンク（基地局からユーザ端末）タイムスロットとを含むか、あるいはアップリンクのタイムスロットとダウンリンクのタイムスロットを逆の順番に含んでいる。タイムスロットは、通信バーストを送信するのに用いてもよく、また連続信号上で区切ってもよい。
【０００３】
物理搬送波周波数は、８００ＭＨｚや１．９ＧＨｚなどの中心周波数の周りの６２５ｋＨｚ帯域である。基地局は、たとえば、所与のフレームにおける搬送波周波数上の第２の送信タイムスロットと受信タイムスロット上で所与のユーザ端末に送信を行う。さらに、通信チャネルは従来のチャネル又は従来の通信チャネルとも呼ばれ、ＦＤＤ（周波数分割二重化）やＴＤＤ（時分割二重化）のような一般的な二重化技術と、ＦＤＭＡ（周波数分割多重アクセス）やＴＤＭＡ（時分割多重アクセス）やＣＤＭＡ（符号分割多重アクセス）のような一般的な多重アクセス技術を用いて、通信チャネルを構成することができる。チャネルを、時間の経過と共に交替するリソースを示すホッピング関数によって構成することもできる。さらに、代表的な無線通信システムでは、ユーザ端末は、基地局に登録して初めて基地局のリソースにアクセスできるようになる。そのリソースには基地局のチャネルや基地局を通じて利用できる接続のようなものが含まれる。
【０００４】
たとえば、無線ウェブユーザ端末が、基地局のチャネルリソースを用いてインターネットサービスプロバイダ（ＩＳＰ）に接続できるようになるには、基地局に登録しなければならない。この登録は、基地局、又はさらに上流側の、たとえば、ネットワークボックスやＩＳＰで行うことができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ユーザ端末は、基地局に登録した後、基地局やその基地局に関連するリソースへのアクセスを要求することができる。代表的なシステムでは、ユーザ端末は、指定されたアクセス制御チャネル上のアクセスを要求し、基地局は、これからこの制御チャネルを用いて通信できるように他のチャネルを割り当てる。この指定されたアクセス制御チャネルは、上述の従来の通信チャネルを使用する。このチャネルは、アクセスにのみ使用されるので、トラフィックデータには使用されず、通信システムの効率を低下させるオーバヘッドチャネルである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施態様は、アクセス制御情報及びトラフィック情報を効率的に送信するのに用いることができる。一実施態様では、本発明は、無線から第１のリモート無線に送信すべきアクセス制御バーストを生成し、無線と第２のリモート無線との間の既存の論理接続の一部である、無線から第２のリモート無線に送信すべきトラフィックバーストを生成することを含む。さらに、本発明は、アクセス制御バーストとトラフィックバーストを含む信号を搬送波上のタイムスロットで送信することを含んでよい。この信号は、空間処理を用いて複数のアンテナ要素から送信することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明は、制限ではなく一例として、添付の図面の図に示されている。各図では、同じ参照符号は同様の要素を指す。
【０００８】
概要
本発明の一実施形態によれば、ランダムアクセスのチャネル（ＲＡＣＨ）は、１つ又は複数のトラフィックチャネル（ＴＣＨ）と従来のチャネルを共用する。一実施形態では、基地局は、受信信号を走査してランダムアクセス（ＲＡ）バーストを探し、空間処理を用いて、１つ又は複数のトラフィックバーストを含む受信信号からＲＡバーストを取り出す。一実施形態では、ユーザ端末は、ＲＡＣＨを使用する際にこれがＲＡであることを示すトレーニングシーケンスをＲＡバーストに含んでいる。一実施形態では、ＲＡＣＨと１つ又は複数のＴＣＨは、１つの従来のチャネルを占有するＳＤＭＡ空間チャネルである。ＲＡバーストとトラフィックバーストはそれぞれ、バーストがどの空間チャネルを使用しているかを示すトレーニングシーケンスをバーストの同じ部分に有している。
【０００９】
通信チャネルをアクセスとトラフィックに使用する
本発明の一実施形態を図１を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態をＴＤＭＡシステムで実施するにはどうしたらよいかを概念的に示している。図１は、３つのアップリンクのタイムスロットと３つのダウンリンクのタイムスロットを有するＴＤＭＡフレーム１０２を示している。基地局は、ＲＦ搬送波を用いて、アップリンクのタイムスロット中に受信を行い、ダウンリンクのタイムスロット中に送信を行う。第２のアップリンクのタイムスロット１０４と第２のダウンリンクのタイムスロット１０６は、チャネル２と示されている従来の通信チャネルを表すタイムスロット対である。基地局は、アンテナアレイ又は２本以上のアンテナを用いてアップリンクのタイムスロット１０４でアップリンク信号１０８を受信する。図１に示されているシステムに用いられるアンテナアレイは、各々が信号１０８（１）〜１０８（１２）を受信する１２個のアンテナ要素を有している。信号１０８（１）〜１０８（１２）は次いで、受信空間処理方式１１０を用いて受信信号１０８の構成要素を取り出すことによって処理される。図１では、これらの構成要素には、３つの異なるユーザ端末からの３つのアップリンクのラフィックメッセージ１１２と、第４のユーザ端末からのランダムアクセスのッセージなどのアップリンクアクセス制御メッセージ１１４が含まれる。
【００１０】
ダウンリンク上で、基地局は、３つの異なるユーザ端末用の３つのダウンリンクトラフィックメッセージ１１６を、第４のユーザ端末へのアクセス割当てメッセージや第５のユーザ端末へのページのような最大２つのダウンリンクアクセス制御メッセージ１１８を組み合わせる。基地局は、送信空間処理方式１２０を用いて、アレイの各アンテナ要素から送信すべきダウンリンク信号１２２（１）〜１２２（１２）を生成する。結果として得られたダウンリンク信号１２２は基地局によってダウンリンクのタイムスロット１０６で送信される。
【００１１】
受信トラフィックアクセス制御処理
図２は、本発明の一実施形態による受信処理のフローチャートである。まず、基地局は、図１の信号１０８などの信号を受信する（２１０）。受信信号は、同じ搬送波上の同じタイムスロットにおける複数のユーザ端末からの送信による複合信号である。これらのユーザ端末の１つがアクセス制御バーストを送信しており、他のユーザ端末がトラフィックバーストを送信している。他のユーザ端末は、他のバーストを送信しておくことができる。一実施形態では、アクセス制御バーストは、ユーザ端末による基地局のアクセスに関係付けられる。たとえば、アクセス制御バーストは、ランダムアクセスメッセージを含むランダムアクセスバーストであってよい。ランダムアクセスバーストは、ユーザ端末が基地局と通信を開始することを望んでいるときにユーザ端末によって送信される。言い換えれば、ランダムアクセスバーストは、基地局との論理接続を求める要求である。たとえば、携帯電話は、携帯電話のユーザが電話をかけることを望んでいるときにランダムアクセスメッセージを送信する。ランダムアクセスバーストは、データストリームなどのデータ接続を求める要求であってもよい。さらに、トラフィックバーストは、既存のデータストリームや既存の携帯電話呼出しのような既存の論理接続の一部である。一実施形態では、トラフィックバーストは、専用リソース、すなわち既存の論理接続用に予約されたリソースを使用し、一方、ランダムアクセスバーストは競合リソースを使用する。信号は、適応アンテナアレイのような２つ以上のアンテナ要素を用いて受信することができる（２１０）。したがって、信号は、受信に使用される各アンテナごとに１つのバージョンがある、信号のいくつかのバージョンとして受信される。受信信号はさらに、様々なユーザ端末によって送信されるバーストのうちで、ランダムアクセスバースト（２１２）とトラフィックバースト（２１４）を信号から取り出すように空間処理される。
【００１２】
一実施形態では、空間処理において、交換アンテナダイバーシチ方式が受信信号に適用される。交換アンテナダイバーシチでは、各アンテナ要素で受信されたバージョンから信号の最良のバージョンが選択される。「最良の」バージョンは、受信信号強度表示（たとえば、ＲＳＳＩ）、ビット誤り率（ＢＥＲ）、フレーム誤り率（ＦＥＲ）、信号・雑音比（ＳＮＲ）、信号・干渉・雑音比（ＳＩＮＲ）などの信号品質尺度に応じて判定することができる。それぞれの異なる交換アンテナダイバーシチ方式では、最良の受信信号をまとめて有するアンテナのサブセットを使用することができる。
【００１３】
他の実施形態では、空間処理において、受信信号に遅延・付加処理方式が適用される。遅延・付加処理は、受信プロセッサの従来の受信器に存在するマルチパス組合せ機能を利用する。たとえば、１本のアンテナにおいて受信された信号と１つ又は複数のそれぞれの追加的なアンテナで受信されたそれぞれの信号の１つ又は複数の遅延バージョンとの和である、「和信号」と呼ばれる信号を形成するのに遅延・付加空間処理を用いることができる。和信号は次いで、マルチパス信号処理向けに構成された受信器の受信プロセッサ内の回路、たとえば、等化器や他のマルチパスプロセッサによって、和信号から受信信号を取り出すように処理される。実施形態によっては、各遅延要素がもたらす遅延の量を変化させることもでき、そのような実施形態では、様々な遅延・付加モードを、それぞれの異なる量の所定の遅延によって異ならせることもできる。
【００１４】
本発明の他の実施形態では、空間処理において受信信号に適応交換ビーム空間処理方式が適用される。適応ビーム切換えは、指向性ビームを選択するのにどのアンテナを用いるかを適応的に選択するスイッチを用いることによって実施することができる。一実施形態は、ビームフォーミングネットワークにバトラーマトリックスを使用する。１つを除くアンテナ要素に関連するそれぞれのパスは、１つ又は複数の制御信号によってオン・オフの切換えが可能である。
【００１５】
様々な適応交換ビーム方式は、最良のビームが選択される頻度によって異ならせることができる。様々な適応交換ビームモードは、何本のアンテナが選択されるかによって異ならせることもできる。
【００１６】
本発明の他の実施形態では、空間処理において受信信号に適応スマートアンテナ処理方式が適用される。一般に、適応スマートアンテナ処理は、受信空間処理の場合、選択されたリモート端末からの信号を優先的に受信するように処理方式（ビームフォーミング方式と呼ばれる）を形成することを含む。実施形態によっては、公知の同一チャネル干渉体による干渉も解消される。多くの適応スマートアンテナ処理方式が公知であり、本明細書ではそのうちのいくつかについてのみ述べる。受信スマートアンテナ処理は線形であっても非線形であってもよい。線形受信スマートアンテナ処理の一形態は、各アンテナ要素からの信号の各受信バージョンの位相と振幅を、適時決定される受信処理方式に従って位相と振幅量によって調整し、重み付けされた信号を組み合わせる（加算する）ことを含む。各アンテナ信号の移相と振幅変化は、重み付けされた受信信号の和が選択された送信器から受信された信号を優先的に選択するか又は改善するように１組の複素重みを決定し、方式によっては、干渉送信器からの信号の寄与を優先的に除去するか又は著しく軽減することが、ビームフォーミング方式の決定に含まれるように複素値重みによって記述することができる。
【００１７】
本発明の他の実施形態では、空間処理において、受信信号に最大比組合せ空間処理方式が適用される。最大比組合せでは、各信号枝に、信号振幅に応じて、たとえば信号振幅に比例して重率因子が掛け算される。すなわち、強い信号を有する枝はさらに増幅され、一方、弱い信号は減衰される。本発明の他の実施形態では、空間処理において、送信されたバーストに関する知識を用いて複合信号が受信される。一実施形態では、この知識は、データがバースト上に変調される方法であってよい。たとえば、変調送信されたデータが一定の係数を有する変調方式を使用することが分かっている場合、再構成された送信済み信号が、ある基準、たとえば、一定係数信号からの最小平方偏差に従って一定係数信号に最も近くなるように可変受信重みセットの重みを調整することによって、送信されたバーストをアンテナアレイによって受信された複数の信号から再構成することができる。一定係数変調方式を使用する通信システムの例には、位相変調（ＰＭ）、周波数変調（ＦＭ）、位相シフトキーイング（ＰＳＫ）、周波数シフトキーイング（ＦＳＫ）が含まれる。たとえば、変調送信されたデータが、後続の記号の位相が既知の量だけ変化するπ／４ＤＱＰＳＫなどの変調方式を使用することも分かっている場合、ある方式決定方法は、再構成された信号がある基準に従ってその特性を有する信号に最も近くなるように１組の重みを決定する。
【００１８】
本発明の他の実施形態では、空間処理において、既知のトレーニング信号に基づいて受信信号に適応スマートアンテナ空間処理方式が適用される。無線通信システムによっては、トレーニング信号又はトレーニングシーケンスと呼ばれる既知の部分を含む送信用の信号が指定される。トレーニングデータは、受信器において様々な目的、たとえばチャネル推定や等化に使用することができる。たとえば、ＧＳＭシステムでは、各バーストの中央部は、既知の２６ビットトレーニングシーケンスを含む。同様に、ＣＤＭＡシステムでは、受信信号に既知のパイロット信号が含まれている。既知のトレーニングシーケンスを用いて適応スマートアンテナ方式を決定することもできる。このような方式によれば、受信信号の、既知のトレーニング信号に対応する部分を用いて、既知のトレーニング信号に非常に近い信号を生成する１組の重みが決定される。特に、１組の重みは、受信信号の一部の重み付き和と、トレーニング信号のローカルに生成されたバージョンとの相関が高くなるように生成される。
【００１９】
一実施形態では、１組の重みは、最小二乗式を用いて算出される。
ｗ＝Ｒzz−1Ｒzs  （１）
上式で、Ｒzz−1は次式によって形成される行列の逆数である。
【００２０】
【数１】
0004550577.tif 000002
Ｒzsは次式によって決定される。
【００２１】
【数２】
0004550577.tif 000003
上式で、（ｋ）’はｓ（ｋ）の複素共役であり、ｓ（ｋ）は既知のトレーニングシーケンスを表し、ｗは１組の重みに対応する複素値重みベクトルである。同様な手法は、たとえばＢａｒｒａｔｔの米国特許第５５９２４９０号に詳しく記載されている。
【００２２】
アクセス制御バーストは、取り出された（２１２）後、基地局によって復号され処理される。たとえば、アクセス制御バーストが、通信用のチャネルを要求している携帯電話からのランダムアクセスバーストである場合、基地局は、チャネル割当て、リソース利用不能信号、又は他の何らかの適切な応答によって応答することができる。同様にトラフィックバーストも処理される。たとえば、トラフィックバーストが電話呼出しの一部である場合、基地局は、データをトラフィックバーストで公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）に転送することができる。受信信号から取り出された他のバーストも同様に処理することができる。
【００２３】
図３は、本発明の実施形態による受信処理の他のフローチャートである。基地局受信器は、通信チャネル上でアクセス制御バーストを受信する（３１０）。通信チャネルは、従来のチャネル又は従来の通信チャネルとも呼ばれ、ＴＤＭＡ、ＦＤＭＡ、ＣＤＭＡのような任意の従来のチャネル化方式、又はＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ（周波数帯域上のタイムスロット）のような従来の方式の組合せによる任意のスペクトルパーティションである。基地局は、アクセス制御バーストの受信と時間的にオーバラップさせて、たとえば同じタイムスロットで、トラフィックバーストを受信する（３１２）。したがって、基地局が実際に受信する信号は、アクセス制御バーストとトラフィックバーストを含む復号信号である。他のトラフィックバーストや干渉のような他の信号も、アンテナアレイで受信される複合信号の一部であってよい。
【００２４】
基地局は次に、アクセス制御バーストとトラフィックバーストを復号する（３１４）。基地局は、上述の空間処理を使用して、実際に受信された複合信号をアクセス制御バーストとトラフィックバーストに分離する。バーストは、分離された後、従来の復調技術と復号技術を用いて復号される。
【００２５】
一実施形態では、本発明をＡｒｒａｙＣｏｍｍのｉ−ＢＵＲＳＴ（商標）システムなどのＴＤＤ高帯域幅無線データ・音声システムで実施されることが考えられる。しかし、本発明がｉ−ＢＵＲＳＴ（商標）システム又は他の特定のエアインターフェースに限らないことを理解されたい。そればかりでなく、本明細書の説明から、本発明を様々なエアインターフェースプロトコルや通信システムと一緒に使用できることが明らかになろう。図４を参照して説明する実施形態はｉ−ＢＵＲＳＴ（商標）型システムに関して示されている。一例として、ｉ−ＢＵＲＳＴ（商標）型システムは、パケットがデータストリームで送信されるハイブリッドのパケット交換・回線交換システムである。ストリームは、予約されているリソースがストリームに割り当てられるランダムアクセス／アクセス割当て交換を用いて、基地局又は登録されているユーザ端末によって開始することができる。ストリームが開放されると、データパケットは、ストリームが閉鎖されるまで流れることができる。例示的なｉ−ＢＵＲＳＴ（商標）型システムでは、登録されているユーザ端末は、表１に示されているＲＡバーストなどのランダムアクセス（ＲＡ）バーストを用いてデータストリームを要求することができる。
【００２６】
【表１】
0004550577.tif 000004
【００２７】
１１４μｓのトレーニングセグメントは、５７個の記号から成る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、基地局受信器において完全に既知である。このシーケンスは、記号の任意のシーケンスであってよいが、一般にある種の望ましい品質を有する。ＲＡメッセージセグメントはＲＡメッセージを含んでいる。ＲＡメッセージの例を以下に示す。
ＲＡ−ｒｔｓ：ユーザ端末によって開始されたＴＣＨデータストリームを要求するために送信されるメッセージ。
ＲＡ−ページ−応答：基地局からのページに応答してＴＣＨデータストリームを要求するために送信されるメッセージ。
ＲＡ−ｒｔｓ−転送：ユーザ端末によって既存のＴＣＨデータストリームで受信された帯域内メッセージに応答して新しいＴＣＨデータストリームを要求するために送信されるメッセージ。
ＲＡ−ｒｔｓ−ショート：短いＴＣＨデータストリームを要求するために送信されるメッセージ。
ＲＡ−ピング：ユーザ端末が通信範囲内にあり、登録を継続することを望んでいることを基地局に伝え、さらに基地局がユーザ端末用のデータを有しているかどうかを問い合わせるために送信されるメッセージ。
【００２８】
ＲＡメッセージは、ＲＡバーストを送信するユーザ端末の識別子も含んでいる。通常、この識別子は、ＲＡバーストを送信するユーザ端末に関連する登録識別子（ＲＩＤ）であるが、ページング識別子（ＰＩＤ）のような他の識別子であってよい。ＲＩＤは、基地局においてユーザ端末に対して一意であり、登録時に割り当てられる。ＲＩＤによって、基地局は、要求しているユーザ端末はどれであるかを知ることができ、複数の登録が開放されている場合は、ストリームをどの登録に対して開放すべきかを知ることができる。ＲＡバーストは、この説明を簡略化するために省略されている、高速ＡＣＣＨ（ＦＡＣＣＨ）セグメントのような他のフィールドやセグメントをさらに含んでよい。
【００２９】
たとえば、例示的ＲＡバーストは、ユーザ端末によってＲＡＣＨ論理チャネル上で送信される。ＲＡＣＨ論理チャネルは空間チャネルである。すなわち、ＲＡＣＨ論理チャネルは、一意のトレーニングシーケンスによって示されるＦＤＭＡ搬送波、ＴＤＭＡタイムスロット、空間チャネル番号によって定義される。登録時には、ユーザ端末がＲＡバーストを送信するのに用いることのできる１組のＲＡＣＨ論理チャネルがユーザ端末に割り当てられる。他のユーザ端末もＲＡＣＨ論理チャネルを使用し、それを競合チャネルにすることができる。
【００３０】
基地局は、ＲＡＣＨ論理チャネル上で上述のＲＡバーストを受信する（４１０）。基地局は、ランダムアクセスが許可されるすべての従来のチャネルを走査し、ＲＡ空間チャネルを示すトレーニングシーケンスを探す。基地局は、他のユーザ端末からトラフィックＴＣＨ論理チャネル上でトラフィックバーストも受信する（４１２）。トラフィックバーストは、トレーニングシーケンスと、データなどのユーザトラフィックを運ぶペイロードも含んでいる。ＴＣＨ論理チャネルも空間チャネルであるが、これは専用チャネルである。ＴＣＨは、既存のデータストリームの一部であるトラフィックバーストを受信するのに用いられる。
【００３１】
ＲＡＣＨ論理チャネルとＴＣＨ論理チャネルはどちらも、同じ従来のチャネルを占有する空間分割多重アクセス（ＳＤＭＡ）空間チャネルである。したがって、ＲＡバーストとトラフィックバーストは、同じＴＤＭＡタイムスロットにおける同じＦＤＭＡ搬送波上で受信される。ＲＡバーストのトレーニングシーケンスは、それがどのＲＡＣＨ論理チャネル上にあるかを示す。一方トラフィックバーストのトレーニングシーケンスは、それがどのＴＣＨ論理チャネル上にあるかを示す。一実施形態では、３つのＴＣＨ論理チャネル及び最大２つのＲＡＣＨ論理チャネルが単一の従来のチャネルを占有する。他の実施形態では、４つのＴＣＨ論理チャネル及び１つのＲＡＣＨ論理チャネルが１つの従来のチャネルを占有することができる。
【００３２】
次に、基地局はＲＡバーストを復号する（４１４）。基地局は、上述のようにＲＡバーストに含まれるトレーニングシーケンスを用いて、ＲＡバーストを送信したユーザ端末に関する受信空間処理シグナチャと重みベクトルを判定する。基地局は、受信信号に重みベクトルを適用することによって、ＲＡバーストを取り出して復号しＲＡメッセージを得る。基地局は、トラフィックバースト及びペイロードを同様に復号する（４１６）。
【００３３】
ＲＡバーストが復号された後、基地局は、ＲＡＣＨ論理チャネルダウンリンク上でアクセス肯定応答（ＡＡ）バーストを送信することによってＲＡメッセージに応答する（４１８）。ＡＡバーストについて以下でさらに詳細に延べる。
【００３４】
送信トラフィックアクセス制御処理
図５は、本発明の一実施形態による送信処理のフローチャートである。まず、基地局は、図１のアクセス制御バースト１１８のような、ユーザ端末に送信すべきアクセス制御バーストを生成する（５１０）。上述のように、アクセス制御バーストは、ユーザ端末によって基地局のアクセスに関係付けることができる。一実施形態では、アクセス制御バーストは、アクセスを求める要求に応答して基地局によって送信されるアクセス割当てバーストである。アクセス割当ては、要求の拒否又は許可であろう。たとえば、基地局は、アクセス割当てを用いて携帯電話に音声接続を許可し、接続用の音声チャネルを割り当てることができる。ランダムアクセスバーストがデータストリームなどの論理接続を求める要求であった他の実施形態では、基地局は、アクセス割当てバーストを送信してストリームを開放し、論理チャネルや空間チャネルなどのリソースをストリームに割り当てることができる。
【００３５】
基地局はまた、図１のトラフィックバースト１１６のような、第２のユーザ端末に送信すべきトラフィックバーストを生成する（５１２）。このトラフィックバーストは、既存のデータストリームや既存の携帯電話呼出しのような既存の論理接続の一部である。一実施形態では、このトラフィックバーストは専用リソース、すなわち、既存の論理接続用に予約されたリソースを使用し、一方、ランダムアクセスバーストは競合リソースを使用する。
【００３６】
基地局は次いで、空間処理を用いて、トラフィックバーストとランダムアクセスバーストを組み合わせ、複合信号を得る（５１４）。他のバーストを生成し、２つのバーストと組み合わせることもできる。たとえば、一実施形態では、３つのトラフィックバーストと２つのアクセス制御バーストが組み合わされてダウンリンク複合バーストが得られる。空間処理の様々なモードについて上記に説明した。一実施形態では、基地局は、送信重みを用いて空間分割多重アクセス（ＳＤＭＡ）法を実現することによってバーストを組み合わせる（５１４）。送信重みは、受信重みと同様に、アンテナごとの各バーストに対する位相調整と振幅調整を示す。実施形態によっては、受信チェーンと送信チェーンとの差を補償することによって、受信重みを受信重みから求めることができる。トラフィックバーストとランダムアクセスバーストを含む組合せ複合信号は次いで、図１のタイムスロット１０６などの信号タイムスロットにおいて基地局アンテナアレイから各々の適切なユーザ端末に送信される。組合せバーストに他のバーストを含めることもできる。一実施形態では、基地局は最大で４つのトラフィックバーストを生成することができる。次いで、４つのトラフィックバーストとアクセス制御バーストが、上述のように組み合わされ複合信号が得られる。
【００３７】
他の実施形態では、基地局は、ページを含むページバーストのような他のアクセス制御バーストを生成することができる。上述のように、ページは、ユーザ端末にアクセスを要求するよう促すか、又は基地局が通信を開始することを望んでいることをユーザ端末に知らせるのに用いるか、あるいは他の同様の目的に使用することができる。ページについては、指向性の送信又は非指向性の送信が可能である。次いで、ページバーストを上述のようにアクセス割当てバーストといくつかのトラフィックバーストと組み合わせて複合信号を得ることができる。
【００３８】
複合信号は、各ユーザ端末がそれに送られたバーストを受信するように生成されている。すなわち、ユーザ端末は、送信された組合せ信号から適切なバーストを受信するうえで空間処理を行う必要がない。ユーザ端末は、空間処理を用いて受信信号をさらに改善することができる。図６は、本発明の他の実施形態による送信処理の別のフローチャートである。基地局は、通信チャネル上でアクセス制御バーストを送信する（６１０）。上述のように、通信チャネルは、ＴＤＭＡ、ＦＤＭＡ、ＣＤＭＡのような任意の従来のチャネル化方式、又はＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ（周波数帯域上のタイムスロット）のような従来の方式の組合せによる任意のスペクトルパーティションであってよい。
【００３９】
基地局は、アクセス制御バーストの送信と時間的にオーバラップさせて、たとえば、同じタイムスロットでトラフィックバーストも送信する（６１２）。したがって、基地局が実際に送信するのは、アンテナアレイを用いて基地局から送信される信号のうちの、アクセス制御バーストとトラフィックバーストとを含む複合信号である。一実施形態では、これらの他の信号は、他のトラフィックバーストと、ページバーストのような他のアクセス制御バーストとを含んでよい。図７は、本発明の例示的な実施形態による送信処理の別のフローチャートである。図７を参照して説明する実施形態は、上述の例示的なｉ−ＢＵＲＳＴ（商標）型システムに関して示されている。例示的なｉ−ＢＵＲＳＴ（商標）型システムでは、登録されているユーザ端末は、上記の表１に示されているＲＡバーストなどのランダムアクセス（ＲＡ）バーストを用いてデータストリームを要求することができる。基地局は、表２に示されているＡＡバーストなどのアクセス割当て（ＡＡ）バーストによってＲＡバーストに応答する。
【００４０】
【表２】
0004550577.tif 000005
【００４１】
ヘッドトレーニングセグメントとテールトレーニングセグメントは、ユーザ端末によるトレーニングに用いられる既知のトレーニングシーケンスを含んでいる。一実施形態では、ユーザ端末は空間処理を行わず、したがって、これらのシーケンスが空間処理重みを求めるのに用いられることはない。ＡＡメッセージセグメントはＡＡメッセージを含んでいる。ＡＡメッセージの例を以下に示す。
ＡＡメッセージセグメントはＡＡメッセージを含む。ＡＡメッセージの例を以下に示す。
ＡＡ−ｃｔｓ：要求されたＴＣＨデータストリームを許可するために送信されるメッセージ。
ＡＡ−拒否：要求されたＴＣＨデータストリームを拒否するために送信されるメッセージ。
ＡＡ−ピング−肯定応答：ＲＡ−ピングの受信に肯定応答し、登録満了タイマがリセットされたことをユーザ端末に知らせるために送信されるメッセージ。
ＡＡ−ｃｔｓ−ショート：要求された短いＴＣＨデータストリームを許可するために送信されるメッセージ。
ＡＡ−キュー：基地局がＴＣＨデータストリームを求める要求を受信しており、かつストリームに利用できるリソースがあるときにユーザ端末に通知することをユーザ端末に知らせるために送信されるメッセージ。
【００４２】
ＡＡメッセージは、ＡＡバーストがアドレス指定されたユーザ端末に関連する登録識別子（ＲＩＤ）も含んでいる。ＡＡメッセージは、ＡＡ−ｃｔｓなどのストリームを許可するとき、従来のチャネルＩＤ、論理チャネルＩＤ、空間チャネル番号、他の形態のリソース割当てなどのリソース割当て情報も含む。ＡＡメッセージは、変調・符号化情報、電力調整コマンド、タイミング進み測定値、他のデータメッセージや制御メッセージのような他の情報を含んでよい。
【００４３】
基地局は、ＲＡＣＨ論理チャネル上で上述のＡＡバーストを送信する（７１０）。ＲＡＣＨ論理チャネルのダウンリンク部も空間チャネルである。しかし、基地局がＲＡＣＨ論理チャネルの使用について競合することはない。基地局は、トラフィックＴＣＨ論理チャネル上で他のユーザ端末にトラフィックバーストを送信する（７１２）。ＴＣＨ論理チャネルも、ＲＡＣＨと同じ従来のチャネルを占有する空間チャネルである。したがって、同じ搬送波上の同じタイムスロットで２つのバーストが送信される。２つのバーストは、異なるトレーニングシーケンスによって示すことができる。ＴＣＨは、既存のデータストリームの一部であるトラフィックバーストを送信するのに用いられる。
【００４４】
上述のように、ＲＡＣＨ論理チャネルとＴＣＨ論理チャネルはどちらも、同じ従来のチャネルを占有するＳＤＭＡ空間チャネルである。一実施形態では、３つのＴＣＨ論理チャネルと最大で２つのＲＡＣＨ論理チャネルが単一の従来のチャネルを占有する。この実施形態では、第２のＲＡＣＨ論理チャネルを用いてページのような他のアクセス制御バーストを他のユーザ端末に送信することができる。上述のように、ページは、ユーザ端末に、ＲＡ−ｒｔｓを送信することによってストリームを開始させるプロンプトである。ページは、登録時に割り当てられたユーザ端末のＰＩＤを含む。したがって、一実施形態では、基地局は、ＲＡＣＨ及びＴＣＨと同じ従来のチャネルを占有するＳＤＭＡ空間チャネルであるページングチャネル（ＰＣＨ）上でページバーストも送信する（７１４）。
【００４５】
トレーニングシーケンスによって示される空間チャネル
上述のように、アクセス制御メッセージとトラフィックメッセージを同じ従来のチャネル上で送信し受信することを、ＳＤＭＡ方式又は技術を用いて空間チャネルを作成することによって行うことができる。一実施形態では、３つの空間チャネルはそれぞれ、固有のトレーニングシーケンスによって識別される。言い換えれば、ユーザ端末は、通信のための従来の通信チャネルと、このような通信で使用すべきトレーニングシーケンスとを割り当てられることによって空間チャネルに割り当てられる。１つの従来のチャネルを占有する空間チャネルはそれぞれ、チャネルが関連付けられた異なるトレーニングシーケンスを有する。これらのトレーニングシーケンスは、空間処理の助けになる、低相互相関のようないくつかの望ましい品質を有することができる。たとえば、このようなトレーニングシーケンスを用いてより正確な受信重みを生成することができ、それによって、より高品質の信号、すなわち、より信号・雑音比の高い信号が得られる。
【００４６】
図８は、本発明の一実施形態による空間チャネル割当てのフローチャートである。まず、基地局は従来のチャネルとトレーニングシーケンスを第１のユーザ端末ＵＴ１に割り当てる（８１０）。一実施形態では、ＵＴ１は基地局に登録されており、空間チャネル割当ては、ＵＴ１がランダムアクセスバーストを送信するのに用いることを許可される１組のランダムアクセスチャネルの一部である。空間チャネル割当ては、ストリームなどの論理接続又は既存のストリーム用の追加的なリソースに関するリソース割当てであってもよい。
【００４７】
基地局は、同じ従来のチャネルを第２のユーザ端末ＵＴ２に割り当てる（８１２）。しかし、ＵＴ２にはＵＴ１と異なるトレーニングシーケンスが割り当てられる。一実施形態では、２つのトレーニングシーケンスは低い相互相関を有する。トレーニングシーケンス割当ては明示的なものである必要はない。たとえば、基地局はＵＴ２をチャネル４／空間チャネル２に割り当てることができる。一実施形態では、ＵＴ２は、基地局カラーコード（ＢＳＣＣ）のような基地局の識別子と、割り当てられた空間チャネル番号とを用いて適切なトレーニングシーケンスを調べるか又は判定することができる。一実施形態では、ＵＴ２に割り当てられる空間チャネルは、ストリームなどの論理接続用のリソースである。このような割当ては、上述のアクセス割当てバーストで送信することができる。トレーニングシーケンスが割り当てられた後、基地局はそれぞれの割り当てられた空間チャネル上でユーザ端末と通信することができる（８１４）。すなわち、一実施形態では、基地局は、従来のチャネル、たとえば各ユーザ端末によって共用されるＲＦ搬送波／タイムスロット対上で、ＵＴ１に割り当てられたトレーニングシーケンスを含む、ＵＴ１からのアクセス制御バーストを受信することができ、かつ基地局は、同じ従来のチャネル上で、ＵＴ２に割り当てられたトレーニングシーケンスを含む、ＵＴ２からのトラフィックバーストを受信することができる。基地局は、上述のトレーニングシーケンスを用いて２つの受信されたバーストを分離し復号することができる。
【００４８】
一実施形態では、ＵＴ１の空間チャネル割当てはランダムアクセスのチャネル（ＲＡＣＨ）である。上述のように、ＲＡＣＨは競合チャネルであってよい。すなわち、ＵＴ３のような他のユーザ端末に、論理接続を要求するのに用いられる同じＲＡＣＨを割り当てることができる。したがって、ＵＴ１とＵＴ３のどちらにも同じ従来のチャネルと同じトレーニングシーケンスが割り当てられる。これが許容されるのは、ストリーム中のトラフィックバーストと比べて、アクセス要求がそれほど頻繁に送信されないからである。一実施形態では、ＵＴ１とＵＴ３が同じタイムスロット中にアクセス要求バーストを送信した場合、衝突が起こり、どちらのバーストも受信されない。ランダムバックオフ周期は他の衝突の確率を最小限に抑えることができる。
【００４９】
一実施形態では、ＵＴ１からのランダムアクセスのバーストとＵＴ２からのトラフィックのバーストは、それぞれのバーストの同じ部分にそれぞれのトレーニングシーケンスを有する。すなわち、バーストの構造は、トレーニングシーケンスが同一の位置にあるか、又はバーストが同じ長さであるような構造である。このようなバースト構造はＳＤＭＡ方式に対処することができる。というのは、このトレーニングシーケンスは低相互相関を有するように構成できるからである。さらに、基地局は、受信された複合信号のこの部分を走査してトレーニングシーケンスを探すだけでよい。
【００５０】
図９は、本発明の一実施形態によるユーザ端末における空間チャネル割当てのフローチャートである。登録されているユーザ端末（ＵＴ１）は、アクセス要求バーストを送信するのに用いることのできる割り当てられた空間アクセス制御チャネルを有する。アクセスを要求する場合、ＵＴ１はアクセス制御チャネルを選択する。アクセス制御チャネルは空間チャネルであり、したがって、ＵＴ１の選択によって、送信用の従来のチャネルと通信に含めるべきトレーニングシーケンスが決定される。ＵＴ１は次いで、上述のＲＡバーストなどのアクセス要求バーストを生成する（９１０）。バーストのトレーニングセグメントは、割り当てられたトレーニングシーケンスを含む。ＵＴ１は次いで、このアクセス要求バーストを基地局に送信する（９１２）。基地局はこのバーストを受信し、要求された論理接続を許可することを決定した場合、割当てバーストを送り返して論理接続用のリソースを与える。ＵＴ１は、上述のＡＡバーストなどの割当てバーストを受信し（９１４）、バーストを復号することによって、含まれているリソース割当てデータを抽出する（９１６）。上述のように、許可された論理接続のトラフィックバーストにどの従来のチャネルを使用するかと、これらのバーストにどのトレーニングシーケンスを含めるかをＵＴ１に指示するリソース割当て用の多数の可能なフォーマットがある。ＵＴ１は次いで、トラフィックバーストをストリームなどの論理接続の一部として送信し（９１８）、割り当てられたトレーニングシーケンスをトラフィックシーケンスに含める。
【００５１】
一実施形態では、この論理接続に割り当てられる空間チャネルは専用空間チャネルである。すなわち、ＵＴ１と同じ従来のチャネル上で通信する他のユーザ端末はそれぞれの異なるトレーニングシーケンスを使用する。さらに、アクセス要求バーストを送信するためにＵＴ１によって使用される従来のチャネルは、論理接続に割り当てられる従来のチャネルと同じであってよい。この場合、トレーニングシーケンス、すなわち空間チャネルは同じにならない。
【００５２】
基地局の構造
本発明は、無線通信システムに関し、時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）、周波数分割多重アクセス（ＦＤＭＡ）、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）などの多重アクセスシステムと空間分割多重アクセス（ＳＤＭＡ）技術の組合せを用いた固定アクセス又は移動アクセス無線網であってよい。多重アクセスは、周波数分割二重化（ＦＤＤ）又は時分割二重化（ＴＤＤ）と組み合わせることができる。図１０は、本発明を実施するのに適した無線通信システム又はネットワークの基地局の例を示している。このシステム又はネットワークは、図１１に示されているようなリモート端末又はユーザ端末とも呼ばれるいくつかの加入者局を含む。基地局をワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）にそのホストＤＳＰ３１を通して接続し、中間無線システムの外部の必要なデータサービスと接続を実現することができる。空間ダイバーシチをサポートするために、複数のアンテナ３、たとえば１２本のアンテナを用いてアレイ４が形成される。ただし、他の数のアンテナを選択してもよい。
【００５３】
各加入者局ごとの１組の空間多重化重みがそれぞれの変調信号に適用され、４本のアンテナのバンクによって送信される空間多重化信号が生成される。ホストＤＳＰ３１は、それぞれの従来のチャネルについて各加入者局ごとに空間シグナチャを生成して維持し、受信した信号測定値を用いて空間多重化重み及び空間多重化解除重みを算出する。このように、いくつかが同じ従来のチャネル上でアクティブであってよい現在のアクティブ加入者局からの信号が分離され、干渉及び雑音が抑制される。基地局から加入者局への通信では、現在のアクティブな加入者局接続と干渉状況に対して調節された最適化されたマルチローブアンテナ放射パターンが作成される。このような空間指向性ビームを実現するのに適切なスマートアンテナ技術は、たとえば、１９９８年１０月２７日にＯｔｔｅｒｓｔｅｎに発行された米国特許第５８２８６５８号、及び１９９７年６月２４日にＲｏｙ，ＩＩＩ等に発行された米国特許第５６４２３５３号に記載されている。使用されるチャネルは、任意の方法で区分することができる。一実施形態では、使用されるチャネルは、ＧＳＭ（移動通信用グローバルシステム）エアインターフェース、又はディジタルセルラ、ＰＣＳ（個人通信システム）、ＰＨＳ（パーソナルハンディフォンシステム）、ＷＬＬ（無線ローカルループ）のような他の任意の時分割エアインターフェースの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、連続アナログチャネル又はＣＤＭＡチャネルを使用してよい。
【００５４】
アンテナの出力は、ＴＤＤ実施形態ではタイムスイッチであってよい送受切換え器スイッチ７に接続される。送受切換え器スイッチの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送受切換え器、及び時分割二重（ＴＤＤ）システムにおけるタイムスイッチとしてである。受信時には、アンテナ出力は、送受切換え器スイッチを介して受信器５に接続され、ＲＦ受信器（「ＲＸ」）モジュール５によって搬送波周波数からＦＭ中間周波数（「ＩＦ」）にアナログ的にダウンコンバートされる。この信号は次いで、アナログデジタル変換器（「ＡＤＣ」）９によってデジタル化（サンプリング）される。ベースバンドへの最終的なダウンコンバートはデジタル的に行われる。ディジタルフィルタを用いてダウンコンバートと、有限パルス応答（ＦＩＲ）フィルタリング技術を用いたディジタルフィルタリングを実施することができる。このことはブロック１３として示されている。本発明は、様々なＲＦ及びＩＦ搬送波周波数及び帯域に適合させることができる。
【００５５】
この例では、受信タイムスロットに１つの、各アンテナのディジタルフィルタ１３からの３つのダウンコンバートされた出力がある。タイムスロットの特定の数は、ネットワークのニーズに合うように変更することができる。たとえば、ＧＳＭは、各ＴＤＭＡフレームごとに８つのアップリンクのタイムスロットと８つのダウンリンクのタイムスロットを使用する。３つの受信タイムスロットのそれぞれについて、１２本のアンテナからの１２個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」）に送られ、本発明の一態様による較正を含むさらなる処理を受ける。それぞれの受信タイムスロットに１つの、３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、受信信号電力を監視し、周波数オフセットと時間アライメントを推定する。タイムスロットプロセッサはまた、各アンテナ要素のスマートアンテナ重みを決定する。これらのプロセッサは、ＳＤＭＡ方式において、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のに用いられる。タイムスロットプロセッサ１７の出力は、３つのそれぞれのタイムスロットの各々についての変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３１に送信される。プロセッサ３１の主要な機能は、システムのすべての要素を制御すると共に、システムの通信プロトコルに定義されているすべての異なる制御通信チャネルとサービス通信チャネルにおける通信にどの信号が必要であるかに関わる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ＤＳＰ３１は、Ｍｏｔｏｒｏｌａ  ＤＳＰ５６３００  Ｆａｍｉｌｙ  ＤＳＰであってよい。さらに、タイムスロットプロセッサは、各ユーザ端末の決定された受信重みをホストＤＳＰ３１に送信する。ホストＤＳＰ３１は、状態・タイミング情報を維持し、タイムスロットプロセッサ１７からアップリンクバーストデータを受信し、タイムスロットプロセッサ１７をプログラムする。さらに、ホストＤＳＰ３１は、誤り訂正符号を解読し、スクランブル解除し、チェックし、アップリンク信号のバーストを分解し、次いで、送信すべきアップリンク信号を、基地局の他の部分でより高いレベルの処理を受けるようにフォーマットする。さらに、ＤＳＰ３１は、データ、命令、あるいはホッピング関数又はシーケンスを記憶するメモリ要素を含んでよい。あるいは、基地局は、別個のメモリ要素を有するか、又は補助メモリ要素にアクセス可能であってもよい。基地局の他の部分に関して、基地局は、サービスデータとトラフィックデータを基地局でさらにより高い処理を受けるようにフォーマットし、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信し、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て、３７として示されている送信コントローラ／変調器に送信する。
【００５６】
ホストＤＳＰは、送信コントローラ／変調器３７、３３として示されている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。ＲＦコントローラ３３は、電力監視値及び電力制御値を読み取って送信し、送受切換え器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やその他の設定を受信する。
【００５７】
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信する。送信コントローラは、このデータを用いて、ＲＦ送信器（ＴＸ）モジュール３９に送信されるアナログＩＦ出力を生成する。具体的には、受信データビットは、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から得られた送信重みを掛け算され、送信コントローラ／変調器３７の一部であるディジタルアナログ変換器（「ＤＡＣ」）を介し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３９に送信される。送信モジュール３９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、送受切換え器／タイムスイッチ７を介してアンテナ３に送信される。
【００５８】
ユーザ端末の構造
図１１は、データ通信又は音声通信を行うリモート端末における構成要素の構成例を示している。リモート端末のアンテナ４５は、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送受切換え器４６に接続されている。アンテナは全方向性であっても指向性であってもよい。最適な性能を得るために、アンテナは、複数の要素で構成することができ、上記に基地局に関して論じた空間処理を使用することができる。他の実施形態では、別々の受信アンテナと送信アンテナが使用され、送受切換え器４６が不要になる。他の実施形態では、時分割二重化が使用され、送受切換え器の代わりに当技術分野で公知の送受信（ＴＲ）スイッチを使用することができる。送受切換え器出力４７は受信器４８の入力として働く。受信器４８は、復調器５１への入力であるダウンコンバートされた信号４９を生成する。復調された受信音声信号６７はスピーカ６６に入力される。リモート端末は、送信すべきデータ又は音声が変調器５７で変調される対応する送信チェーンを有する。送信すべき変調された信号５９は、変調器５７によって出力され、送信器６０によってアップコンバートされ増幅され、送信器出力信号６１が生成される。送信器出力６１は次いで、送受切換え器４６に入力され、アンテナ４５によって送信される。
【００５９】
復調された受信データ５２は、復調の前の受信データ（５０）と同様にリモート端末中央処理ユニット６８（ＣＰＵ）に供給される。リモート端末ＣＰＵ６８は、Ｍｏｔｏｒｏｌａシリーズ５６３００  Ｆａｍｉｌｙ  ＤＳＰなどの標準ＤＳＰ（デジタル信号プロセッサ）装置によって実施することができる。このＤＳＰは、復調器５１と変調器５７の機能を実行することもできる。リモート端末ＣＰＵ６８は、回線６３を通して受信器を制御し、回線６２を通して送信器を制御し、回線５２を通して復調器を制御し、回線５８を通して変調器を制御する。リモート端末ＣＰＵ６８はまた、回線５４を通してキーボード５３と通信し、回線５５を通してディスプレイ５６と通信する。マイクロフォン６４とスピーカ６６は、それぞれ、音声通信リモート端末用の回線６５、６７を通して変調器５７と復調器５１に接続されている。他の実施形態では、マイクロフォンとスピーカはまた、ＣＰＵと直接通信して音声通信又はデータ通信を行う。さらに、リモート端末ＣＰＵ６８は、データ、命令、あるいはホッピング関数又はシーケンスを記憶するメモリ要素を含んでもよい。あるいは、基地局は、別個のメモリ要素を有するか、又は補助メモリ要素にアクセス可能であってよい。
【００６０】
一実施形態では、スピーカ６６とマイクロフォン６４は、データを外部データ処理装置（たとえば、コンピュータ）との間で送受信するのを可能にする、当技術分野で公知のデジタルインターフェースで置き換えるか又は補助することができる。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である。リモート端末のＣＰＵ６８は、デジタルインターフェースと外部コンピュータのコントローラを通してこれらの構成要素と通信する。データ専用通信では、マイクロフォンとスピーカを削除することができる。音声専用通信では、キーボードとディスプレイを削除することができる。
【００６１】
一般事項
上記の説明では、説明の都合上、本発明を完全に理解できるように多数の特定の詳細事項が記載されている。しかし、当業者には、これらの特定の詳細事項のいくつかがなくても本発明を実施できることが明らかであろう。他の例では、公知の構造及び装置はブロック図形で示されている。
【００６２】
本発明は様々なステップを含んでいる。本発明の各ステップは、図１０、１１に示されているようなハードウェア構成要素によって実行するか、命令によってプログラムされた汎用又は専用のプロセッサ又は論理回路に各ステップを実行させるのに用いることのできる機械実行可能な命令で実現することができる。あるいは、各ステップをハードウェアとソフトウェアの組合せによって実行することもできる。各ステップを基地局又はユーザ端末によって実行されるものとして説明した。しかし、基地局によって実行されるものとして説明したステップの多くはユーザ端末によって実行することができ、ユーザ端末によって実行されるものとして説明したステップの多くは基地局によっても実行することができる。さらに、本発明は、各端末が、いずれも基地局、ユーザ端末、リモート端末、又は加入者局として指定されずに互いに通信するシステムに適用することもできる。したがって、本発明は、周波数ホッピングや空間処理を用いた通信装置のピアツーピア無線網にも適用することができ、かつそのようなネットワークで有用である。これらの装置は、携帯電話、ＰＤＡ、ラップトップコンピュータ、又は他の任意の無線装置であってよい。これらの装置は、一般に無線又はトランシーバと呼ばれることもある。
【００６３】
本発明は、本発明によるプロセスを実行するようにコンピュータ（又は他の電子デバイス）をプログラムするのに用いることができる命令が記憶された機械読取り可能な媒体を含んでよい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。機械読取り可能な媒体には、フロッピィディスケット、光ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気光学ディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、磁気カード又は光学カード、フラッシュメモリ、又は電子命令を記憶するのに適した他の種類の媒体／機械読取り可能な媒体を含めてよいが、これらに限らない。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、プログラムは、通信リンク（たとえば、モデムやネットワーク接続）を介して搬送波又は他の伝搬媒体において実現されるデータ信号によってリモート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。
【００６４】
多くの方法はその最も基本的な形で記載されているが、本発明の基本的な範囲から逸脱せずに、任意の方法に対してステップを追加するか又は削除することができ、かつ任意の前述のメッセージに対して情報を追加するか又は削除することができる。当業者には、多数のさらなる修正及び調節を施せることが明らかであろう。特定の実施形態は、本発明を制限するために与えられているのではなく、例示するために与えられている。本発明の範囲は、上記の特定の例によっては決定されず、特許請求の範囲によってのみ決定される。
【００６５】
本明細書全体にわたる「一実施形態」又は「実施形態」の参照が、本発明の実施に特定の特徴を含められることを意味することも理解されたい。同様に、本発明の例示的な実施形態についての上記の説明では、開示を簡素化し、本発明の様々な態様のうちの１つ又は複数の理解を助けるために、本発明の様々な特徴が場合によっては単一の実施形態、図、又はその説明においてグループ分けされていることを理解されたい。しかし、この開示方法は、請求された発明が、各請求項に明示的に記載されているよりも多くの特徴を必要とするという趣旨を反映するものと解釈されるものではない。むしろ、特許請求の範囲に反映されているように、本発明の各態様は、上記に開示された単一の実施形態のすべての特徴よりも少ない特徴に存在する。したがって、特許請求の範囲は、詳細な説明に明示的に組み込まれ、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】
【００６６】
【図１】本発明の一実施形態の概念図である。
【図２】本発明の一実施形態による受信処理のフローチャートである。
【図３】本発明の他の実施形態による受信処理のフローチャートである。
【図４】本発明の詳細な実施形態による受信処理の他のフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態による送信処理のフローチャートである。
【図６】本発明の他の実施形態による送信処理のフローチャートである。
【図７】本発明の詳細な実施形態による送信処理の他のフローチャートである。
【図８】本発明の実施形態によるトレーニングシーケンス割当てのフローチャートである。
【図９】本発明の実施形態による論理接続に関するリソース割当てのフローチャートである。
【図１０】本発明の実施形態を実施できる基地局の簡略化ブロック図である。
【図１１】本発明の実施形態を実施できるリモート端末の簡略化ブロック図である。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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