(57)【要約】スマートアンテナを備えたモバイル端末は、受信されたマルチチャネル無線周波信号をマルチチャネルベースバンド信号へ変換する複数の無線周波信号処理モジュールのグループ（３００）と、スマートアンテナ処理モジュールがイネーブルであるときに１回だけ受信される制御情報に応じて、前記マルチチャネルベースバンド信号をシングルチャネルベースバンド信号に合成するように、前記複数の無線周波信号処理モジュールのグループから出力された前記マルチチャネルベースバンド信号をスマートアンテナベースバンド処理するスマートアンテナ処理モジュール（３０６）と、前記スマートアンテナ処理モジュールからのデータに応じて、前記制御情報を前記スマートアンテナ処理モジュールに供給し、前記スマートアンテナ処理モジュールから出力された前記シングルチャネルベースバンド信号をベースバンド処理するベースバンド処理モジュール（３０３−３０５）と、を備えている。
2006512831.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信されたマルチチャネル無線周波信号をマルチチャネルベースバンド信号へ変換する複数の無線周波信号処理モジュールのグループと、
イネーブルであるときに１回だけ受信される制御情報に応じて、前記マルチチャネルベースバンド信号をシングルチャネルベースバンド信号に合成するように、前記複数の無線周波信号処理モジュールのグループから出力された前記マルチチャネルベースバンド信号をスマートアンテナベースバンド処理するスマートアンテナ処理モジュールと、
前記スマートアンテナ処理モジュールからのデータに応じて前記制御情報を前記スマートアンテナ処理モジュールへ供給し、前記スマートアンテナ処理モジュールから出力された前記シングルチャネルベースバンド信号をベースバンド処理するベースバンド処理モジュールと、
を含む、スマートアンテナを備えたモバイル端末。
【請求項２】
前記ベースバンド処理モジュールは、前記スマートアンテナ処理モジュールがイネーブルにされる前に、前記複数の無線周波信号処理モジュールのグループのうちの一つから出力されたデータに応じて、前記制御情報を前記スマートアンテナ処理モジュールへ供給する請求項１に記載のモバイル端末。
【請求項３】
前記スマートアンテナ処理モジュールは、
入力端が前記複数の無線周波信号処理モジュールのグループとそれぞれに接続され、受信されたデータ情報をキャッシュする複数のバッファと、
それぞれに受信された重みに応じて、それぞれが前記複数のバッファのそれぞれから出力されたデータに重み付けする複数の重み調整モジュールと、
前記複数の重み調整モジュールのそれぞれから出力された前記重み付けされたデータを合成し、合成されたデータを出力する合成器と、
前記複数の無線周波信号処理モジュールのグループから出力されたデータ情報を受信し、前記スマートアンテナ処理モジュールへ入力されたデータストリームを前記制御情報に応じて同期させ、前記重みを前記複数の重み調整モジュールのそれぞれに供給するコントローラと、
を備えている請求項１または２に記載のモバイル端末。
【請求項４】
前記バッファは、リングＦＩＦＯである請求項３に記載のモバイル端末。
【請求項５】
各リングＦＩＦＯのサイズが１タイムスロットである請求項４に記載のモバイル端末。
【請求項６】
前記制御情報は、前記スマートアンテナ処理モジュールをイネーブルにするため使用される信号と、ダウンリンクパイロットタイムスロットデータと、ミッドアンブルとを少なくとも含む請求項１または２に記載のモバイル端末。
【請求項７】
前記制御信号は、前記スマートアンテナ処理モジュールをイネーブルにするため使用される信号と、重みアルゴリズム選択信号と、ダウンリンクパイロットタイムスロットと、ミッドアンブルとを少なくとも含む請求項３乃至５のいずれかに記載のモバイル端末。
【請求項８】
前記コントローラは、前記入力されたマルチチャネル信号を前記制御情報の前記ダウンリンクパイロットタイムスロットデータと一致させることにより前記入力されたマルチチャネル信号のサブフレームを同期させ、前記入力されたマルチチャネル信号を前記制御情報の前記ミッドアンブルと一致させることにより前記入力されたマルチチャネル信号のタイムスロットを同期させる同期コントローラを含み、
前記コントローラは、前記入力されたマルチチャネル信号と前記制御情報との両方の前記ミッドアンブルに応じて、前記重み調整モジュールへ供給される前記重みを計算する合成コントローラを含む、
請求項７に記載のモバイル端末。
【請求項９】
携帯電話通信モバイル端末、またはその他のワイヤレス通信端末、ＴＤ−ＳＣＤＭＡ、ＧＳＭ、ＧＰＲＳ、ＥＤＧＥ、ＷＣＤＭＡ、ＣＤＭＡ  ＩＳ９５、ＣＤＭＡ  ２０００のうちの一つの規格を利用するワイヤレスＬＡＮ端末に適用される請求項１に記載のモバイル端末。
【請求項１０】
マルチチャネル無線周波信号を受信し、前記無線周波信号をマルチチャネルベースバンド信号へ変換するステップ（ａ）と、
前記マルチチャネルベースバンド信号内の一つのチャネルのベースバンド信号に応じて制御情報を生成するステップ（ｂ）と、
スマートアンテナベースバンド処理をイネーブルにし、１回だけ受信された前記制御情報に応じて前記マルチチャネルベースバンド信号をシングルチャネルベースバンド信号に合成するステップ（ｃ）と、
前記シングルチャネルベースバンド信号をベースバンド処理するステップ（ｄ）と、
を含む、スマートアンテナを備えたモバイル端末のための方法。
【請求項１１】
ステップ（ｂ）は、ベースバンド処理モジュール内で達成される請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
ステップ（ｃ）は、
前記スマートアンテナベースバンド処理をイネーブルにする前に前記入力されたマルチチャネルベースバンド信号をキャッシュするステップと、
前記スマートアンテナベースバンド処理をイネーブルにした後に、前記制御情報に応じて、前記入力されたマルチチャネルベースバンド信号を前記制御情報に含まれる同期情報と同期させるステップ（ｃ２）と、
前記入力されたマルチチャネルベースバンド信号および前記制御情報に応じて重みを計算するステップ（ｃ３）と、
前記計算された重みに応じて、前記キャッシュされたデータをそれぞれに重み付けするステップ（ｃ４）と、
前記ベースバンド処理を実行するため前記重み付けされたデータを合成するステップ（ｃ５）と、
さらに含む、請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１３】
ステップ（ｃ２）は、スマートアンテナ処理モジュールの一つのチャネルで達成される請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記制御情報は、前記スマートアンテナ処理をイネーブルにするため使用される信号と、ダウンリンクパイロットタイムスロットデータと、ミッドアンブルとを少なくとも含む請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記制御信号は、前記スマートアンテナ処理をイネーブルにするため使用される信号と、重みアルゴリズム選択信号と、ダウンリンクパイロットタイムスロットと、ミッドアンブルとを少なくとも含む請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記ステップ（ｃ２）は、
前記制御情報の前記ダウンリンクパイロットタイムスロットデータを前記入力されたマルチチャネル信号と一致させることにより前記入力されたマルチチャネル信号のサブフレームを同期させるステップ（ｃ２１）と、
前記制御情報の前記ミッドアンブルを前記入力されたマルチチャネル信号と一致させることにより前記入力されたマルチチャネル信号のダウンリンクパイロットタイムスロットを同期させるステップ（ｃ２２）と、
をさらに含む請求項１４または１５に記載の方法。
【請求項１７】
ステップ（ｃ３）で利用される前記制御情報はミッドアンブルである請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
携帯電話通信モバイル端末、またはその他のモバイルワイヤレス通信端末、ＴＤ−ＳＣＤＭＡ、ＧＳＭ、ＧＰＲＳ、ＥＤＧＥ、ＷＣＤＭＡ、ＣＤＭＡ  ＩＳ９５、ＣＤＭＡ  ２０００のうちの一つの規格を利用するワイヤレスＬＡＮ端末に適用される請求項１０に記載の方法。
【請求項１９】
入力されたマルチチャネル信号をそれぞれにキャッシュするためそれぞれが使用される複数のバッファと、
それぞれに受信された重みに応じて、それぞれが前記複数のバッファのそれぞれから出力されたデータに重み付けするため使用される複数の重み調整モジュールと、
前記入力されたマルチチャネル信号をシングルチャネル信号に合成するように、前記複数の重み調整モジュールのそれぞれから出力された前記重み付けされたデータを合成する合成器と、
前記複数の信号のグループを受信し、前記入力されたマルチチャネル信号を同期させる間に１回だけ受信された制御情報に応じて、前記重みを前記複数の重み調整モジュールのそれぞれに供給するコントローラと、
を備えた、スマートアンテナによって受信されたマルチチャネル信号を処理する装置。
【請求項２０】
前記バッファは、リングＦＩＦＯである請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
各リングＦＩＦＯのサイズが１タイムスロットである請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
アップリンクを用いて信号を基地局へ送信する送信手段と、
ダウンリンクを用いて前記基地局から無線周波信号を受信する受信手段と、
を備え、
前記受信手段は、前記受信手段によって１回だけ受信された制御情報に応じてベースバンド処理を実行するため、前記受信手段内のスマートアンテナによって受信されたマルチチャネル信号をシングルチャネル信号へ変換することができるモバイル端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モバイル端末の受信装置およびその受信方法に係わり、特に、モバイル端末のためのスマートアンテナを備えた受信装置およびその受信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話加入者は毎日増加するので、最新のモバイル通信システムは通信容量を拡大すると同時に高品質を維持することを要求されることが明らかになる。このような注目の中で、スマートアンテナは最新のモバイル通信分野において重要技術として出現している。
【０００３】
アンテナアレイ技術としても知られているスマートアンテナ技術は、一般に、アンテナアレイを形成するため２個以上のシングルアンテナ素子を利用する。スマートアンテナが使用されるとき、適切な重み係数が各アンテナ素子によって受信された信号の位相および振幅を調整するため使用され、それによって、受信された信号が重み付けされ加算された後に、所望の信号が強調され、妨害信号は抑制される。重みの本質は一種の空間フィルタリングである。
【０００４】
研究によれば、スマートアンテナの導入は、信号のＳＮＲ（信号対雑音比）を効果的に増大させるので、通信プロセス中に通信品質を非常に改善することが示される。しかし、現在の通信システムのモバイル端末は、一般に、シングルアンテナシステムのための処理モジュールを使用する。スマートアンテナ技術が現在のモバイル端末に適用されるならば、処理モジュールのハードウェアとソフトウェアとの両方ともに再設計しなければならず、非常に費用がかかる。したがって、現代のモバイル端末に基づいて変更を加え、シングルアンテナシステムの処理モジュールのハードウェアおよびソフトウェアの利点を十分に生かす方法は、スマートアンテナをモバイル端末に適用するための主要問題である。
【０００５】
次に、ＴＤ−ＳＣＤＭＡ規格に基づくモバイル端末の一実施例を記載し、現在のモバイル端末におけるシングルアンテナシステムの構造と、スマートアンテナが前記シングルアンテナシステムに適用されたときに直面する課題を説明する。
【０００６】
図１はシングルアンテナを備えた標準的な携帯電話機のブロック図であり、この携帯電話機は、アンテナ１００、ＲＦモジュール１０１、ＡＤ変換／ＤＡ変換モジュール１０２、ベースバンド物理層処理モジュール１０３、ベースバンド制御モジュール１０４、および、ベースバンド上位層処理モジュール１０５を備え、ベースバンド物理層処理モジュール１０３は、レイク受信機、拡散／逆拡散モジュール、変調／復調モジュール、および、ビタビ／ターボ方式符号化／復号化モジュールにより構成され、ベースバンド上位層処理モジュール１０５はソースコーダ／デコーダで構成されている。
【０００７】
ダウンリンクでは、アンテナ１００によって受信される無線信号は、ＲＦモジュール１０１内で、最初に増幅され、中間周波（ＩＦ）信号またはアナログベースバンド信号へダウンコンバートされ、次に中間周波信号またはアナログベースバンド信号は、ＡＤ変換／ＤＡ変換モジュール１０２内でサンプリングされ量子化された後、ベースバンド物理層処理モジュール１０３に入力されるデジタルベースバンド信号へ変換され、ベースバンド物理層処理モジュール１０３において、ベースバンド制御モジュール１０４からの制御信号に依存して、レイク受信、逆拡散(de-spreading)、復調、デインターリーブ(deinterleaving)、ＪＤ（ジョイント検出）、ビタビ／ターボ復号化などのような一連の操作によって得られた信号がベースバンド上位層処理モジュール１０５へ供給され、ベースバンド上位層処理モジュール１０５において、ベースバンド物理層処理モジュール１０３によって処理されたデータは、データリンク層、ネットワーク層、または、上位層においてさらに処理され、その処理には上位層シグナリング処理、システム制御、ソース符号化／復号化などが含まれる。
【０００８】
現在では、上記のシングルアンテナを備えた携帯電話機テクノロジーは非常に成熟している。フィリップスを含む多数の製造業者は、前記ベースバンド物理層処理モジュール１０３の機能が一般にＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）に基づくベースバンドモデムによって実現されるサウンドチップセットソリューションを開発した。
【０００９】
現在の携帯電話機へのスマートアンテナ技術の導入はベースバンド物理層処理モジュール全体の設定を完全に変更し、それらのレイク受信機、逆拡散機能などのようなハードウェアおよび対応するソフトウェアは殆ど利用できない。
【００１０】
標準的なベースバンドシステムを再利用するため、カリフォルニア州ロサンゼルス所在の電子機器プロバイダであるＩｎｎｏｖｉｃｓ社は、図２に示されるようなスマートアンテナを備えた携帯電話機を提供した。
【００１１】
図２に示されるように、ＳＡ（スマートアンテナ）モジュール２０６は、アンテナ合成器２０８および合成制御モジュール２０７を備え、合成制御モジュール２０７は、レイク受信機および逆拡散モジュール２０９と、ビタビ／ターボデコーダモジュール２１０とから出力されたフィードバック信号に応じて、アンテナ合成器２０８の二つの重みのグループを調整し、アンテナ合成器は、合成制御モジュール２０７によって供給された制御信号に応じて、重みのグループを別々に乗算することによって、入力された二つのチャネルの信号を合成する。
【００１２】
このソリューションにおいて、スマートアンテナモジュール（ＳＡモジュール２０６）とレイク受信機とは分離され、すなわち、空間ダイバーシチと時間ダイバーシチとが別々に実施されるので、標準的なベースバンド処理システムのソフトウェアの再利用が可能である。しかし、ＳＡモジュール２０６内の合成制御モジュール２０７は、依然として、アンテナ合成器２０８を制御し調整するため、レイク受信機および逆拡散モジュール２０９と、ビタビ／ターボデコーダモジュール２１０とからの動的フィードバック信号を必要とし、合成制御モジュール２０７と、レイク受信機および逆拡散モジュール２０９またはビタビ／ターボデコーダモジュール２１０との間の干渉は標準的なベースバンド物理層処理モジュールと互換性がないので、ベースバンド物理層処理モジュール１０３などのような標準的なソリューションのハードウェアは再利用できない。
【００１３】
したがって、Ｉｎｎｏｖｉｃｓ社の上記のソリューションが採用されるならば、標準的なシステムの設計は修正が必要であり、すなわち、ベースバンド物理層処理モジュール１０３は前記ＳＡモジュール２０６をサポートするために再設計する必要があり、このことは非常に困難である。
【００１４】
上記のように、現在のモバイル端末の再利用に関して、従来技術ではソフトウェア設計の再利用だけが実現され、ソフトウェアとハードウェアの両方の再利用は達成されていない。したがって、現在のモバイル端末に基づく修正を行い、シングルアンテナシステムの処理モジュールのハードウェアおよびソフトウェアリソースの利点を効果的に生かす方法は、スマートアンテナをモバイル端末に適用するために解決されるべき問題として未だ残されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の一つの目的は、重大な変更を加えることなく現在の標準的な処理モジュールのソフトウェアおよびハードウェアを再利用可能である、スマートアンテナを備えたモバイル端末のための受信装置および受信方法を提供することである。
【００１６】
本発明のもう一つの目的は、スマートアンテナ受信装置内のスマートアンテナモジュールの実行動作とベースバンド処理モジュールの再利用機能との間の競合を効果的に解決するため、ＴＤ−ＳＣＤＭＡ（時分割・同期符号分割多元接続）システムにおけるスマートアンテナを備えたモバイル端末のための受信装置および受信方法を提供することである。
【００１７】
本発明のさらに別の目的は、特にデータを入力するための同期時間を短縮可能であり、したがって、通信システムの性能を著しく向上させる、スマートアンテナを備えたモバイル端末のための受信装置および受信方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するため、本発明によって提案されるスマートアンテナを備えたモバイル端末は、
受信されたマルチチャネルＲＦ信号をマルチチャネルベースバンド信号へ変換する複数のＲＦ（無線周波）信号処理モジュールのグループと、
イネーブルであるときに１回だけ受信される制御信号に応じて、前記マルチチャネルベースバンド信号をシングルチャネルベースバンド信号に合成するように、前記複数のＲＦ信号処理モジュールのグループから出力された前記マルチチャネルベースバンド信号をスマートアンテナベースバンド処理するスマートアンテナ処理モジュールと、
前記スマートアンテナ処理モジュールによって処理されたデータに応じて前記制御情報を前記スマートアンテナ処理モジュールへ供給し、前記スマートアンテナ処理モジュールから出力されたシングルチャネルベースバンド信号をベースバンド処理するベースバンド処理モジュールと、
を備える。
【００１９】
上記目的を達成するため、本発明において提案されるスマートアンテナを備えたモバイル端末のための方法は、
マルチチャネルＲＦ信号を受信し、ＲＦ信号をマルチチャネルベースバンド信号へ変換するステップと、
マルチチャネルベースバンド信号内の一つのチャネルのベースバンド信号に応じて制御情報を生成するステップと、
スマートアンテナベースバンド処理をイネーブルにし、１回だけ受信された制御情報に応じてマルチチャネルベースバンド信号をシングルチャネルベースバンド信号に合成するステップと、
前記シングルチャネルベースバンド信号をベースバンド処理するステップと、
を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
添付図面を参照して本発明のさらなる説明を以下に記載する。
【００２１】
以下、本発明の詳細な説明は添付図面と具体的な実施形態と共に記載される。
【００２２】
図３は本発明によって提案されるスマートアンテナを備えたモバイル端末のための受信装置のブロック図である。図示されるように、受信装置は、２個のアンテナ３００、２個のＲＦモジュール３０１、および、２個のＡＤ変換／ＤＡ変換モジュール３０２により構成されたＲＦ信号処理モジュールの二つのグループと、スマートアンテナモジュール３０６と、ベースバンド物理層処理モジュール３０３、ベースバンド制御モジュール３０４、および、ベースバンド上位層処理モジュール３０５により構成されたベースバンド処理モジュールと、を含む。より詳細には、２個のアンテナ３００はＲＦ信号を受信するため使用され、２個のアンテナとそれぞれ接続されたＲＦモジュール３０１は、受信された信号を増幅し、中間周波信号またはアナログベースバンド信号へダウンコンバートするため使用され、ＲＦモジュール３０１の出力とそれぞれ接続されたＡＤ変換／ＤＡ変換モジュール３０２は、ＲＦモジュール３０１からの中間周波信号またはアナログベースバンド信号をサンプリングし量子化し、ダウンリンクデータが処理されるときにそれらをデジタルベースバンド信号へ変換するため使用され、ＡＤ変換／ＤＡ変換モジュール３０２の出力に接続されたスマートアンテナモジュール３０６は、デジタルベースバンド信号の各チャネルをスマートアンテナベースバンド処理するため使用され、ベースバンド物理層処理モジュール３０３は、スマートアンテナモジュールによって処理されたデジタル信号を、レイク受信、逆拡散、復調、デインターリービング、ＪＤ、ビタビ／ターボ復号化などの処理を含むベースバンド処理を行うため使用され、ベースバンド上位層処理モジュール３０５は、データがベースバンド物理層処理モジュール３０３によって処理された後に、リンク層、ネットワーク層、または、より上位層において、上位層シグナリング処理、ソース符号化および復号化などを含むデータ処理を行うため使用され、ベースバンド物理層処理モジュール３０３と接続されたベースバンド制御モジュール３０４は、データバスを介して、スマートアンテナモジュール３０６、ベースバンド物理層処理モジュール３０３、および、ベースバンド上位層処理モジュール３０５の動作を制御するため使用される。
【００２３】
図３に示されるように、スマートアンテナモジュール３０６は独立型であり、ベースバンド物理層処理モジュール３０３からの動的フィードバック信号を用いることなく、しかし、データバスを介して送られ、スマートアンテナモジュールがイネーブルにされているときに１回だけ供給されたスマートアンテナ制御コマンドに応じて、スマートアンテナベースバンド処理動作を実行する能力を備えている。データバスまたはその他のインタフェースを介してスマートアンテナモジュール３０６へ送られたスマートアンテナ制御コマンドに含まれるのは、イネーブル信号、アルゴリズム選択信号、ＤｗＰＴＳデータ、ミッドアンブルなどに限られない。
【００２４】
スマートアンテナモジュール３０６において、図３に示されたスマートアンテナ受信装置の動作中にベースバンド物理層処理モジュール３０３の同期機能を再利用する必要があるならば、ＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムにおいて、ベースバンド物理層処理モジュール３０３の同期情報は、スマートアンテナモジュールが初期化されているときに得ることが必要である。
【００２５】
次に、スマートアンテナモジュールが、ＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムにおいて、最初に前記同期情報を取得し、次に、通常のスマートアンテナベースバンド処理を開始する方法を図４と関連して詳細に説明する。
【００２６】
図４に示されるように、スマートアンテナモジュール３０６は、入力端がそれぞれＡＤ変換／ＤＡ変換モジュール３０２の出力端に接続され、ダウンリンクデータが処理されているときにＡＤ変換器からデジタルベースバンド信号をキャッシュする２個のバッファ３０８と、それぞれに受信された重み情報に応じて、２個のバッファ３０８から出力されたデータに重み付けする２個の重み調整モジュール３０９および３０９’と、２個の重み調整モジュール３０９および３０９’から出力された重き付きデータを合成し、合成されたデータをベースバンド物理層処理モジュール３０３へ出力する合成器、たとえば、加算器３１０と、上記のＡＤ変換／ＤＡ変換モジュール３０２から２個のバッファ３０８へ入力されたデータ情報を受信し、簡略化されたサブフレームおよびタイムスロット同期方法を用いて前記スマートアンテナモジュール３０６へ入力されたデータストリームを同期させ、データバスからのスマートアンテナ制御コマンドに応じて、同時に重み調整モジュール３０９および３０９’の重み値を制御するコントローラ、例えば、合成および同期コントローラ３０７と、
を備えている。
【００２７】
動作手順は次の通りである。
【００２８】
第一に、スマートアンテナベースバンド処理がスマートアンテナモジュール３０６でディセーブルにされる。このとき、スマートアンテナモジュールは、シングルチャネルＲＦ信号処理モジュールからの信号を受信可能であり、すなわち、スマートアンテナモジュール３０６はシングルチャネルＲＦ信号処理モジュールからの信号への直通路と見なされる。それから、ベースバンド物理層処理モジュール３０３は、携帯電話機と基地局との間の接続が確立された後に、最初にシングルチャネルＲＦ信号処理モジュールから入力された信号のＤｗＰＴＳおよびユーザ専用ミッドアンブルを取得する。
【００２９】
第二に、前記ベースバンド処理モジュールは、スマートアンテナ制御コマンドの一部としてベースバンド物理層処理モジュール３０３からＤｗＰＴＳおよびユーザ専用ミッドアンブルを取り出し、それらをデータバス経由でスマートアンテナモジュール３０６へ送り、スマートアンテナ制御コマンド内の駆動信号を用いてスマートアンテナモジュール３０６をイネーブルにする。
【００３０】
第三に、データ駆動されたスマートアンテナモジュール３０６において、合成および同期コントローラ３０７の同期コントローラは、スマートアンテナ制御コマンド内のＤｗＰＴＳを入力された信号と一致させ、サブフレームの同期を実現する。
【００３１】
第四に、サブフレームの同期が行われた後、合成および同期コントローラ３０７の同期コントローラは、スマートアンテナ制御コマンド内のユーザ専用ミッドアンブルを入力された信号と一致させ、基地局によって指定されたダウンリンクのタイムスロットの同期を実現する。
【００３２】
第五に、ＤｗＰＴＳが同期させられた後、受信されたタイムスロットのミッドアンブルが見つけられる。受信されたタイムスロットから得られたミッドアンブルと、（基準信号としての）ベースバンド物理層処理モジュール３０３からのスマートアンテナ制御コマンドに組み込まれたユーザ専用ミッドアンブルとに応じて、合成および同期コントローラ３０７の合成コントローラは、スマートアンテナ制御コマンドに指定された重みアルゴリズムを用いて、対応する重みを計算し、計算された重みを２個の重み調整モジュール３０９および３０９’に供給する。
【００３３】
第六に、重み調整モジュール３０９および３０９’において、２個のバッファ３０８から出力されたデータは、それぞれ、ステップ５から得られた対応する重みが乗じられ、重み付けされたデータが加算器３１０へ出力される。
【００３４】
第七に、加算器３１０で合成されたデータは後続のベースバンド物理層処理モジュール３０３へ転送される。
【００３５】
第八に、上記のステップ３〜７を繰り返し、スマートアンテナモジュールは入力された信号をパイプライン形式で処理する。
【００３６】
上記の動作手順において、複数のポイントを特に明確にする必要がある。
【００３７】
１．上記ステップ１において、スマートアンテナモジュールは最初にディセーブルにされ、ステップ２においてデータバスを介してスマートアンテナ制御コマンドを受信した時に限りデータ駆動によって動作を開始し、ここで、スマートアンテナコマンドは、ＤｗＰＴＳ、ユーザ専用ミッドアンブル、スマートアンブルモジュールをイネーブル化する信号、および、重みアルゴリズムを選択する信号のような入力された信号を同期させる同期情報を含む。すなわち、同期情報はスマートアンテナモジュールが動作を開始する前に得られ、したがって、スマートアンテナモジュールは、ベースバンド物理層処理モジュール３０３の同期機能の再利用を可能にし、競合は起こらないであろう。
【００３８】
２．上記ステップ３および４において、スマートアンテナモジュールは、サブフレームとタイムスロットを同期させる簡易化された方法を採用した。この簡易化された同期方法を使用することができる理由は、ＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムで送信された信号のフレーム構造によって決まる。詳細な説明は、ＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムで送信される信号の構造を表す図５−１、５−２、５−３および５−４と共に以下に記載される。
【００３９】
図５−１に示されるように、ＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムのフレームは、上から下まで４層により構成される。それらは、スーパーフレーム、無線フレーム、サブフレーム、および、タイムスロットであり、スーパーフレームの長さは７２０ｍｓであり、あらゆるスーパーフレームはそれぞれの長さが１０ｍｓである７２個の無線フレームにより構成され、無線フレームはそれぞれの長さが５ｍｓである２個のサブフレームに分割され、各サブフレームのフレーム構造は同一である。５ｍｓの長さのサブフレームの構造は、高速電力制御、アップリンク同期、および、ビーム形成を容易にする。また、図５−１からわかるように、あらゆるサブフレームは、７個のトラヒックタイムスロットと３個の特別なタイムスロットとにより構成される。図５−１のＴＳ０〜ＴＳ６はトラヒックタイムスロットであり、ＤｗＰＴＳ、ＵｐＰＴＳおよびＧＰ（ガード期間）は３個の特別なタイムスロットである。図５−２および５−３では、ＤｗＰＴＳおよびＵｐＰＴＳについてのさらなる説明が記載され、図５−２におけるＳＹＮＣ−ＤＬ（同期ダウンリンク）フィールドおよび図５−３におけるＳＹＮＣ−ＵＬ（同期アップリンク）フィールドは、それぞれ、ダウンリンクパイロットまたはアップリンクパイロットとしてフレーム同期に使用される。Ｔ０〜Ｔ６のようなトラヒックタイムスロットのためのバーストフレームは同様に図５−４に示される。同図に示されるように、トレーニングシーケンス、すなわち、ミッドアンブルは、トラヒックタイムスロットの中央に位置付けられ、その位置は固定されている。ミッドアンブルの長さは１４４チップであり、セルが変わるとミッドアンブル符号は異なり、すなわち、異なるミッドアンブルの組を使用する。ＴＤ−ＳＣＤＭＡにおいて、ミッドアンブルはスマートアンテナアルゴリムのためにも使用される。
【００４０】
図５−１〜図５−４と関連した上記の説明において、あらゆる無線フレーム内のサブフレームの構造はＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムにおいて同一であるため、サブフレーム同期方法が入力されたＲＦ信号を同期させるためステップ３で使用される。入力された信号のミッドアンブルはＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムにおけるスマートアンテナの受信用重みを計算するため使用され、入力されたミッドアンブルの位置は固定されているので、タイムスロット同期は、スマートアンテナの重みを計算すべく入力された信号のミッドアンブルをさらに得るためにステップ４で使用される。
【００４１】
３．上記のステップ３およびステップ４において、スマートアンテナモジュールは、サブフレーム同期およびタイムスロット同期の簡易化された方法を使用する。簡易化された方法で入力された信号、すなわち、ＤｗＰＴＳおよびユーザ専用ミッドアンブルは、ベースバンド物理層処理モジュール３０３からスマートアンテナモジュールによって得られる。したがって、入力された信号のサブフレームおよびタイムスロットは、ＤｗＰＴＳおよびユーザ専用ミッドアンブルを探すことなく、フィードバック信号から得られたＤｗＰＴＳおよびユーザ専用ミッドアンブルを入力された信号と一致させることにより同期させられる。
【００４２】
本発明による構造と同期方法を備えたスマートアンテナモジュールは、ベースバンド物理層処理モジュールで実行される同期手順と比較すると、最大でサブフレーム同期の３１／３２までの時間、および、最大でタイムスロット同期の１５／１６までの時間を節約することが可能である。
【００４３】
４．上述のように、ＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムにおいてスマートアンテナの重み値を計算するため使用されるミッドアンブルは図４に示されるようなタイムスロットの中央にあるので、２個のバッファ３０８が信号を受信するためスマートアンテナモジュール３０６で使用され、すなわち、受信された信号は最初にキャッシュされ、次に、現在タイムスロットのミッドアンブルが受信されるまで処理されるべきである。
【００４４】
５．上記のサブフレーム同期およびタイムスロット同期のプロセスにおいて、入力された信号を受信する２個のスマートアンテナの間の距離は非常に短いので、信号は殆ど同じ時間に二つのチャネルに到達する。二つのチャネルが同時に同期させられるならば、上記のサブフレーム同期およびタイムスロット同期は一方のチャネルだけで実行すればよい。
【００４５】
６．図４におけるスマートアンテナモジュールの構造はアップリンクモードにも同様に適用可能である。
【００４６】
本発明において提案されるようなスマートアンテナ受信装置および受信方法によれば、スマートアンテナモジュールだけが、現在の携帯電話機のハードウェアおよびソフトウェアに重大な変更を加えることなく、スマートアンテナ技術と携帯電話機の統合を実現するため、単一アンテナを備えた現在の携帯電話機に挿入される。しかし、スマートアンテナモジュールの実施形態は、ベースバンド物理層処理モジュール３０３などのような現在のコンポーネントに不可避的にある程度の影響を与え、特に、スマートアンテナモジュールにおけるバッファ３０８によって時間遅れがもたらされ、これは本発明の実施手順の間に避けられない問題である。本発明の設計手順において、ある種の予め定められたパラメータがバッファによって持ち込まれた時間遅れを反映するためベースバンド物理層処理モジュール３０３に設定される。この時間遅れは主として二つの問題を生じる。
【００４７】
（１）電力制御、ＡＧＣ（自動利得制御）、ＡＦＣ（自動周波数制御）などを含む閉ループ制御
電力制御は基地局と携帯電話機との間の閉ループ制御であり、最高周波数が２００Ｈｚであり、すなわち、電力制御は殆どすべてのサブフレームで実行され、電力制御の処理時間は殆ど１サブフレームである。スマートアンテナモジュール３０６を原因とする処理時間遅れが１タイムスロット、すなわち、約１／７サブフレームであるならば、電力制御は殆ど影響されない。
【００４８】
ＡＧＣおよびＡＦＣは携帯電話機内の閉ループ制御である。ＡＧＣに対する応答時間およびＡＦＣに対する応答時間はＴＤ−ＳＣＤＭＡ規格に規定されていない。現在のＷＣＤＭＡ（広帯域符号分割多元接続）モデム設計によれば、応答時間は１タイムスロットになる可能性がある。このような場合、スマートアンテナモジュール３０６を原因とする処理時間遅れは携帯電話機の性能を低下させるので、この低下は２個のバッファ３０８のサイズをさらに縮小することによって軽減される。
【００４９】
（２）アップリンク同期
ＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムにおいて、アップリンク同期は、様々なユーザの信号が基地局によって受信される前に同期させられることを要求するランダムアクセス手順の前に必要とされる。この手順および仕様は以下の通り規定される。
ａ．最初にダウンリンクを同期させ、
ｂ．ユーザ機器はＵｐＰＴＳを送信し、次に、基地局は調整情報を送信し、
ｃ．アップリンク同期を維持するためミッドアンブルを使用し、
ｄ．同期精度は１／８チップである。
【００５０】
スマートアンテナモジュールおよびベースバンド物理層処理モジュール３０３によって生じる処理時間遅れのため、アップリンク同期は慎重に維持されるべきである。スマートアンテナモジュール３０６によって生じる処理遅れが１タイムスロットである場合に、２個の連続したサブフレームの実例が図６に表されている。スマートアンテナモジュール３０６の処理後、フレームのダウンリンクタイムスロットだけに関心があり、ここで、ＴＳｉはサブフレームのｉ番目のタイムスロットを表し、ＰＴＳはＤｗＰＴＳとＵｐＰＴＳの両方を表し、「↑」および「↓」はそれぞれアップリンクおよびダウンリンクを表す。
【００５１】
図６からわかるように、スマートアンテナモジュール処理後のデータフレームは１タイムスロットの遅れがある。アップリンクタイムスロットはスマートアンテナの前のフレームに表されている。このとき、ベースバンド物理層処理モジュール３０３は、（点線で示されているように）ダウンリンクとアップリンクの両方のデータを同時に処理しなければならない。たとえば、ＴＳ０がスマートアンテナモジュール３０６によって処理され、ベースバンド物理層処理モジュール３０３へ転送されるとき、ＴＳ１もまたベースバンド物理層処理モジュール３０３によって処理される。これは、ベースバンド物理層処理モジュール３０３がアップリンクとダウンリンクとの両方のデータの並列処理をサポートすべきことを必要とする。ＷＣＤＭＡモデム設計によれば、アップリンクとダウンリンクのデータは競合なしに並列処理される。ＴＤ−ＳＣＤＭＡ方式ベースバンド物理層処理モジュール３０３の設計はＷＣＤＭＡに類似しているので、同様に競合は起こらないであろう。
【００５２】
上記のバッファによって生じる時間遅れを考慮して、本発明は、携帯電話機のためのスマートアンテナ受信装置の実施形態を提供する。本実施形態では、スマートアンテナモジュール内のバッファは２個のリングＦＩＦＯ（ファイフォ）として実現され、それらの構造は以下で図７と併せて説明される。
【００５３】
図７は図４のスマートアンテナモジュールの一実施形態の構造を表す。本実施形態において、バッファ３０８は２個のリングＦＩＦＯバッファ３０８’であり、それぞれのサイズは１タイムスロットと同じである。図７に記載されたその他のモジュールは図４の対応するモジュールと同じであるので、ここで説明を繰り返す必要はない。なお、スマートアンテナモジュール３０６はこのような方式で実施できるが、同じ方式に限定されないことに注意すべきである。
【００５４】
次に、図７のスマートアンテナモジュールの処理ステップを図８、１１および１２と共に説明する。
【００５５】
（１）スマートアンテナモジュールのディセーブル化
接続が確立される前に、または、スマートアンテナ性能が容認できないときに無指向性ビームが必要とされる。スマートアンテナモジュール３０６はベースバンド制御ブロックによってディセーブルにされる。同時に、チャネル１の信号が通され、チャネル２の信号が止められる。受信された信号は最初に２個のリングＦＩＦＯバッファ３０８’にキャッシュされ、次に、２個のリングＦＩＦＯバッファ３０８’がフル状態であるとき後続のモジュールへ転送される。データストリームは１タイムスロットずつ遅れる。この構造は図８に示されている。
【００５６】
（２）スマートアンテナモジュールのイネーブル化
接続が確立され、ＤｗＰＴＳおよびミッドアンブルがデータバスを介してベースバンド処理モジュールから得られた後、スマートアンテナモジュール３０６はベースバンド制御モジュール３０４によってイネーブルにされる。次に、ＤｗＰＴＳはサブフレーム同期を一致させるため使用される。この構造は図９に示されている。
【００５７】
（３）サブフレームの同期化
ＤｗＰＴＳをチャネル１の受信された信号と一致させることによりサブフレームを同期させ、次に、ミッドアンブルがＤｗＰＴＳ同期を一致させるため使用される。
【００５８】
（４）ＤｗＰＴＳ同期化
１個のＤｗＰＴＳがミッドアンブルを使用して同期させられた後、２個の重み（ｗ１，ｗ２）が、受信されたミッドアンブルと、データバスを介してベースバンド物理層処理モジュール３０３から得られたミッドアンブルとを用いて計算される。
【００５９】
（５）合成
前のタイムスロット（１個存在するならば）が処理されたとき、現在のタイムスロットのデータの全てがリングＦＩＦＯバッファ３０８’にキャッシュされる。キャッシュされたデータは、それぞれに対応する重みが乗じられた後に合成され、後続のモジュールへ送られる。
【００６０】
（６）ステップ（３）〜（５）の繰り返し
受信されたデータストリームはスマートアンテナモジュールにおいてこのパイプライン形式で処理され得る。
【００６１】
初期化されたときのスマートアンテナモジュール３０６の時間シーケンスが図１０に示され、ここで、サブフレーム０およびサブフレーム１は、受信された第１のサブフレームおよび第２のサブフレームを表し、「↑」および「↓」はそれぞれアップリンクおよびダウンリンクを表し、
【数１】
2006512831.tif 000003
は、タイムスロットが各チャネルの２個のダウンリンクタイムスロットによって合成されることを表す。
【００６２】
本発明の有効利用
添付図面と関連して上記の本発明の説明から、現在の携帯電話機に組み込まれた独立型のスマートアンテナモジュールは、使用可能にされたときに１回に限りデータを同期させ、重みを計算するためのＵｐＰＴＳ、ミッドアンブルおよびその他の信号を得るので、独立型のスマートアンテナモジュールは、重大な変更を加えることなく、標準的なベースバンド物理層処理モジュールのソフトウェアとハードウェアの設計を再利用可能である。
【００６３】
その一方で、本発明において、スマートアンテナモジュールは最初にディセーブルにされ、接続が確立され、同期情報などのようなスマートアンテナ制御コマンドがデータバスを介してスマートアンテナモジュールへ送られた後にイネーブルにされ、このことが、スマートアンテナモジュールの動作の実行と、ベースバンド物理層処理モジュールの機能の再利用との間の競合を巧く回避する。
【００６４】
さらに、サブフレームとタイムスロットの同期のための簡易化された方法は、本発明のスマートアンテナモジュールに採用され、より詳細には、同期情報がＤｗＰＴＳおよびミッドアンブルを探すことなくスマートアンテナ制御コマンドから直接的に得られ、このことが、入力されたデータを同期させるための時間を非常に短縮し、通信システムの性能を高める。
【００６５】
勿論、本発明は好ましい実施形態に関して明らかにされ記述されているが、当業者によって認められるように、本発明において提供された携帯電話機のためのスマートアンテナ受信装置および方法は、携帯電話システムだけに限定されることなく、他のワイヤレスモバイル通信端末、ＷＬＡＮ端末などにも適用できる。
【００６６】
同時に、当業者によって認められるように、本発明において提供された携帯電話機のためのスマートアンテナ受信装置および方法は、ＴＤ−ＣＤＭＡシステムだけに限定されることなく、ＧＳＭ、ＧＰＲＳ、ＥＤＧＥ、ＷＣＤＭＡ、ＣＤＭＡ  ＩＳ９５、ＣＤＭＡ  ２０００およびその他の携帯電話通信システムにも適用できる。
【００６７】
当業者によって認められるように、種々の変更が、本発明の内容の原理を逸脱することなく、本発明において提供された携帯電話機のためのスマートアンテナ受信装置および方法に加えられる。したがって、保護されるべき本発明の範囲は請求項に記載された事項によって決められるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】ＴＤ−ＳＣＤＭＡにおけるシングルアンテナを備えた標準的な携帯電話機のブロック図である。
【図２】スマートアンテナが組み込まれた現在の携帯電話機のシステム構成図である。
【図３】本発明によるスマートアンテナを備えたモバイル端末の受信装置のブロック図である。
【図４】本発明によるスマートアンテナを備えたＴＤ−ＳＣＤＭＡ方式モバイル端末の受信装置内のスマートアンテナモジュールの構造を表す図である。
【図５−１】ＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムで送信される信号のフレーム構造を表示する図である。
【図５−２】ＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムにおけるＤｗＰＴＳ（ダウンリンクパイロットタイムスロット）の構造を表す図である。
【図５−３】ＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムにおけるＵｐＰＴＳ（アップリンクパイロットタイムスロット）の構造を表す図である。
【図５−４】ＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムにおけるトラヒックタイムスロットのバースト構造を表す図である。
【図６】ＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムで処理される２個の連続的なサブフレームの概略図である。
【図７】図４のスマートアンテナモジュールの一実施形態の構造を表す図である。
【図８】図７のスマートアンテナモジュールのスマート受信がディセーブルにされたときのスマートアンテナモジュールの構造を概略的に表す図である。
【図９】図７のスマートアンテナモジュールのスマート受信がイネーブルにされたときのスマートアンテナモジュールの構造を概略的に表す図である。
【図１０】ＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムにおいてスマートアンテナモジュールを初期化する時間シーケンスを説明する図である。
【図１】
2006512831.tif 000004
【図２】
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【図３】
2006512831.tif 000006
【図４】
2006512831.tif 000007
【図５−１】
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【図５−２】
2006512831.tif 000009
【図５−３】
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【図５−４】
2006512831.tif 000011
【図６】
2006512831.tif 000012
【図７】
2006512831.tif 000013
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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