(57)【要約】一実施形態では、本発明は、無線通信システムの基地局から、ブロードキャスト・チャネルでブロードキャスト・バーストを送信することを含む。本発明は、ユーザ端末から要求バーストを受け取ること、および、要求を送ってきたユーザ端末に基地局からメッセージ・バーストを送信することをさらに含む。メッセージ・バーストは、ユーザ端末からメッセージを受け取るための、無線通信システム上で利用可能なチャネルの記述を含む。
2004511143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システムの基地局からブロードキャスト・チャネルでブロードキャスト・バーストを送信し、
ユーザ端末から要求バーストを受け取り、
要求バーストを送ってきたユーザ端末に、そのユーザ端末からメッセージを受け取るための無線通信システム上で利用可能なチャネルの記述を含むメッセージ・バーストを基地局から送信すること
を含む方法。
【請求項２】
利用可能なチャネルの記述が、無線通信システムのトラフィック・チャネルの識別を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
利用可能なチャネルの記述が、無線通信システムのランダム・アクセス・チャネルの識別を含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
メッセージ・バーストが、さらなる送信でユーザ端末が使用する送信電力レベルの表示をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
要求バーストが、ユーザ端末が要求バーストを送信するために使用する電力の表示をさらに含み、そのユーザ端末が使用する送信電力の表示が要求中の表示に基づいている請求項４に記載の方法。
【請求項６】
要求がユーザ端末の識別を含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
構成メッセージが、さらなる送信でユーザ端末が使用するタイミング調整の表示をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
ブロードキャスト・バーストの送信時間が特定であり、要求バーストが、ブロードキャスト・メッセージと特定のタイミング関係で受け取られ、前記方法が、そのタイミング関係を使って、要求バーストが向けられる基地局を決定することをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項９】
メッセージ・バーストが要求バーストと特定のタイミング関係で送られ、前記方法が、そのタイミング関係を使って、要求バーストを送ってきたユーザ端末にメッセージ・バーストを向けることをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
ブロードキャスト・バーストが送信している基地局を識別するためのコードをさらに含み、要求バーストを受け取ることが基地局識別コードから要求バーストを逆多重化することを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
送信している基地局を識別するためのコードが基地局のカラー・コードを含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
ブロードキャスト・バーストがブロードキャスト・バーストを送信するために使用する電力に関連する電力シーケンスを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
ブロードキャスト・バーストが基地局の現在のトラフィック負荷に関連する負荷シーケンスを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
要求バーストが送られてきた空間方向を分析することをさらに含み、メッセージ・バーストを送信することが、その空間方向の分析に基づき、メッセージ・バーストをユーザ端末の方向に空間的に向けて送信することを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
空間方向を分析することが受け取ったメッセージ・バーストから到着パラメータの方向を決定することを含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
命令シーケンスを表すデータを記憶している機械可読媒体であって、命令シーケンスが機械によって実行されるとその機械にオペレーションを実行させ、そのオペレーションが、
無線通信システムの基地局からブロードキャスト・チャネルでブロードキャスト・バーストを送信し、
ユーザ端末から要求バーストを受け取り、
要求バーストを送ってきたユーザ端末に、ユーザ端末からメッセージを受け取るための無線通信システム上で利用可能なチャネルの記述を含むメッセージ・バーストを基地局から送信する
ことを含む機械可読媒体。
【請求項１７】
利用可能なチャネルの記述が無線通信システムのトラフィック・チャネルの識別を含む請求項１６に記載の媒体。
【請求項１８】
利用可能なチャネルの記述が無線通信システムのランダム・アクセス・チャネルの識別を含む請求項１６に記載の媒体。
【請求項１９】
メッセージ・バーストがさらなる送信でユーザ端末が使用する送信電力レベルの表示をさらに含む請求項１６に記載の媒体。
【請求項２０】
要求バーストがユーザ端末が要求バーストを送信するために使用する電力の表示をさらに含み、そのユーザ端末が使用する送信電力の表示が要求中の表示に基づいている請求項１９に記載の媒体。
【請求項２１】
ブロードキャスト・バーストの送信時間が特定であり、要求バーストがブロードキャスト・メッセージと特定のタイミング関係で受け取られ、前記命令が、そのタイミング関係を使って、要求バーストが向けられる基地局を決定することを含むオペレーションをさらに機械に実行させる請求項１６に記載の媒体。
【請求項２２】
メッセージ・バーストが要求バーストと特定のタイミング関係で送られ、前記命令が、そのタイミング関係を使って、要求バーストを送ってきたユーザ端末にメッセージ・バーストを向けることを含むオペレーションをさらに機械に実行させる請求項１６に記載の媒体。
【請求項２３】
ブロードキャスト・バーストが基地局の現在のトラフィック負荷に関連する負荷シーケンスを含む請求項１６に記載の媒体。
【請求項２４】
前記命令が要求バーストを受け取った空間方向を分析することを含むオペレーションをさらに機械に実行させ、メッセージ・バーストを送信するための命令がその空間方向の分析に基づいてメッセージ・バーストをユーザ端末の方向に向けて送信することを含むオペレーションをさらに機械に実行させる請求項１６に記載の媒体。
【請求項２５】
ブロードキャスト・チャネルでブロードキャスト・バーストを送信する無線通信システムの基地局の送信機と、
ユーザ端末から要求バーストを受け取る基地局の受信機と、
要求バーストを送ってきたユーザ端末に送信するために、ユーザ端末からメッセージを受け取るための無線通信システム上で利用可能なチャネルの記述を含むメッセージ・バーストを組み立てるための基地局のプロセッサと
を含む装置。
【請求項２６】
利用可能なチャネルの記述が無線通信システムのトラフィック・チャネルの識別を含む請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
利用可能なチャネルの記述が無線通信システムのランダム・アクセス・チャネルの識別を含む請求項２５に記載の装置。
【請求項２８】
要求バーストに、ユーザ端末が要求バーストを送信するために使用する電力の表示をさらに含み、メッセージ・バーストが要求中の表示に基づいて、ユーザ端末が使用できる送信電力の表示を含む請求項２５に記載の装置。
【請求項２９】
ブロードキャスト・バーストが特定の送信時間を有し、要求バーストがブロードキャスト・メッセージと特定のタイミング関係で受け取られ、プロセッサがそのタイミング関係を使って、要求バーストが向けられる基地局を決定する請求項２５に記載の装置。
【請求項３０】
メッセージ・バーストが、要求バーストを送ってきたユーザ端末にメッセージ・バーストを向けるための要求バーストとの特定のタイミング関係で送られる請求項２５に記載の装置。
【請求項３１】
ブロードキャスト・バーストが基地局の現在のトラフィック負荷に関連する負荷シーケンスを含む請求項２５に記載の装置。
【請求項３２】
要求バーストを受け取った空間方向を分析するための、また、その空間方向の分析に基づき、メッセージ・バーストをユーザ端末の方向に空間的に向けて送信するための空間プロセッサをさらに含む請求項２５に記載の装置。
【請求項３３】
無線通信システムの基地局からブロードキャスト・チャネルでブロードキャスト・バーストを送信する手段と、
ユーザ端末から要求バーストを受け取る手段と、
要求バーストを送ってきたユーザ端末に、ユーザ端末からメッセージを受け取るための、無線通信システム上で利用可能なチャネルの記述を含むメッセージ・バーストを基地局から送信する手段と
を含む装置。
【請求項３４】
利用可能なチャネルの記述が無線通信システムのトラフィック・チャネルの識別を含む請求項３３に記載の装置。
【請求項３５】
利用可能なチャネルの記述が無線通信システムのランダム・アクセス・チャネルの識別を含む請求項３３に記載の装置。
【請求項３６】
メッセージ・バーストがさらなる送信でユーザ端末が使用する送信電力レベルの表示をさらに含む請求項３３に記載の装置。
【請求項３７】
メッセージ・バーストがさらなる送信でユーザ端末が使用するタイミング調整の表示をさらに含む請求項３３に記載の装置。
【請求項３８】
ブロードキャスト・バーストが特定の送信時間を有し、要求バーストが、ブロードキャスト・メッセージと特定のタイミング関係で受け取られ、前記装置が、そのタイミング関係を使って、要求バーストが向けられる基地局を決定するための手段をさらに含む請求項３３に記載の装置。
【請求項３９】
メッセージ・バーストが要求バーストと特定のタイミング関係で送られ、前記装置が、そのタイミング関係を使って、要求バーストを送ってきたユーザ端末にメッセージ・バーストを向けるための手段をさらに含む請求項３３に記載の装置。
【請求項４０】
ブロードキャスト・バーストが基地局の現在のトラフィック負荷に関連する負荷シーケンスを含む請求項３３に記載の装置。
【請求項４１】
無線ネットワーク上でアクセスを要求する方法であって、
少なくとも１つの基地局から、ブロードキャスト・チャネルで複数のタイミング・シーケンスを受け取り、
受け取ったタイミング・シーケンスを使ってネットワーク・タイミングを決定し、
ネットワーク・タイミングを使って、ネットワーク・アクセス要求の送信時間を決定し、
決定した時間にネットワーク・アクセス要求を送信し、
無線ネットワーク上で利用可能なチャネルの記述を含むメッセージ・バーストを基地局から受け取ること
を含む方法。
【請求項４２】
利用可能なチャネルの記述が無線通信システムのトラフィック・チャネルの識別を含む請求項１６に記載の方法。
【請求項４３】
利用可能なチャネルの記述が無線通信システムのランダム・アクセス・チャネルの識別を含む請求項１６に記載の方法。
【請求項４４】
メッセージ・バーストがさらなる送信でユーザ端末が使用する送信電力レベルの表示をさらに含む請求項１６に記載の方法。
【請求項４５】
メッセージ・バーストがさらなる送信でユーザ端末が使用するタイミング調整の表示をさらに含む請求項１６に記載の方法。
【請求項４６】
タイミング・シーケンスがタイミング・シーケンスを送信するために使用する電力に関連する電力シーケンスを含む請求項１６に記載の方法。
【請求項４７】
要求を送信することが、受け取った電力シーケンスに基づいて選択した電力で要求を送信することをさらに含む請求項２１に記載の方法。
【請求項４８】
タイミング・シーケンスが基地局の現在のトラフィック負荷に関連する負荷シーケンスを含む請求項１６に記載の方法。
【請求項４９】
タイミング・シーケンスが複数の異なる基地局から受け取られ、また、前記方法が、異なるタイミング・シーケンスを受け取った時間を使って異なる基地局を区別する請求項１６に記載の方法。
【請求項５０】
要求を送信することが複数の異なる基地局のうち選択した１つに、その選択した基地局からタイミング・シーケンスを受け取った時間と特定の関係を有する時間に要求を送信することであることを含む請求項１６に記載の方法。
【請求項５１】
タイミング・シーケンスを少なくとも１種類の周波数で受け取り、また、前記方法が、受け取ったタイミング・シーケンスを使って、受け取ったタイミング・シーケンスの周波数に基づき要求を送信する周波数を決定することをさらに含む請求項１６に記載の方法。
【請求項５２】
ブロードキャスト・チャネルで基地局識別子を受け取り、その基地局識別子を使って同じブロードキャスト・チャネル上の異なる基地局からのブロードキャストを識別することとをさらに含む請求項１６に記載の方法。
【請求項５３】
タイミング・シーケンスを受け取ることが基地局の識別子を受け取ることをさらに含み、また、要求を送信することが基地局識別子を送信することをさらに含む請求項１６に記載の方法。
【請求項５４】
送信している基地局を識別するためのコードが基地局のカラー・コードを含む請求項２８に記載の方法。
【請求項５５】
要求を送信することが基地局識別コードを用いて要求を多重化することを含む請求項２９に記載の方法。
【請求項５６】
要求を送信することが送信機の識別子を送信することをさらに含む請求項１６に記載の方法。
【請求項５７】
命令シーケンスを表すデータを記憶している機械可読媒体であって、命令シーケンスが機械によって実行されるとその機械にオペレーションを実行させ、そのオペレーションが、
少なくとも１つの基地局から、無線ネットワークのブロードキャスト・チャネルで複数のタイミング・シーケンスを受け取り、
受け取ったタイミング・シーケンスを使ってネットワーク・タイミングを決定し、
ネットワーク・タイミングを使って、ネットワーク・アクセス要求の送信時間を決定し、
決定した時間にネットワーク・アクセス要求を送信し、
無線ネットワーク上で利用可能なチャネルの記述を含むメッセージ・バーストを基地局から受け取ること
を含む機械可読媒体。
【請求項５８】
利用可能なチャネルの記述が無線通信システムのトラフィック・チャネルの識別を含む請求項５７に記載の媒体。
【請求項５９】
利用可能なチャネルの記述が無線通信システムのランダム・アクセス・チャネルの識別を含む請求項５７に記載の媒体。
【請求項６０】
メッセージ・バーストがさらなる送信でユーザ端末が使用する送信電力レベルの表示をさらに含む請求項５７に記載の媒体。
【請求項６１】
要求を送信するための命令が受け取った電力シーケンスに基づいて選択した電力で要求を送信することを含むオペレーションを、機械に実行させる命令をさらに含む請求項５７に記載の媒体。
【請求項６２】
要求を送信するための命令が複数の異なる基地局のうち選択した１つに、その選択した基地局からタイミング・シーケンスを受け取った時間と特定の関係を有する時間に要求を送信することを含むオペレーションを、機械に実行させるさらなる命令を含む請求項５７に記載の媒体。
【請求項６３】
要求を送信するための命令が、基地局識別コードを用いて要求を多重化することを含むオペレーションを、機械に実行させるさらなる命令を含む請求項５７に記載の媒体。
【請求項６４】
無線ネットワーク上でアクセスを要求する装置であって、
少なくとも１つの基地局から、ブロードキャスト・チャネルで複数のタイミング・シーケンスを受け取る手段と、
受け取ったタイミング・シーケンスを使ってネットワーク・タイミングを決定する手段と、
ネットワーク・タイミングを使って、ネットワーク・アクセス要求の送信時間を決定する手段と、
決定した時間にネットワーク・アクセス要求を送信する手段と、
無線ネットワーク上で利用可能なチャネルの記述を含むメッセージ・バーストを基地局から受け取る手段とを含む装置。
【請求項６５】
利用可能なチャネルの記述が無線通信システムのトラフィック・チャネルの識別を含む請求項６４に記載の装置。
【請求項６６】
利用可能なチャネルの記述が無線通信システムのランダム・アクセス・チャネルの識別を含む請求項６４に記載の装置。
【請求項６７】
メッセージ・バーストがさらなる送信でユーザ端末が使用する送信電力レベルの表示をさらに含む請求項６４に記載の装置。
【請求項６８】
要求を送信するための手段が複数の異なる基地局のうち選択した１つに、その選択した基地局からタイミング・シーケンスを受け取った時間と特定の関係を有する時間に要求を送信することによって、要求を送信するための手段を含む請求項６４に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の背景）
発明の分野
本発明は、いくつかのリモート端末が基地局と音声やデータを伝達する無線通信システムに適用され、より詳細には、基地局がきわめて低いデータ速度のブロードキャスト・チャネルを使用するシステムに関する。
【０００２】
従来技術の説明
セルラ音声無線システムなどのモバイル無線通信システムは、一般に、セルラ電話や無線ウェブ・デバイスなどのモバイル・リモート端末が利用可能な基地局を有する。基地局は、一般に、ブロードキャスト・チャネル（ＢＣＨ）を送信する。ＢＣＨは、すべてのリモート端末に対して、それらがネットワーク上に登録されていようといまいと、同報通信され、そのネットワークのさまざまなリモート端末に知らせる。ネットワークにアクセスするためには、リモート端末は、通常、ネットワークにアクセスする前に、ＢＣＨに同調して、それをリッスンしなければならない。リモート端末は、ネットワークにアクセスしたい場合には、一般に、あるであろう周波数の範囲を最も強いＢＣＨが見つかるまで走査し、次いで、ＢＣＨ中の情報を使って、ネットワークにアクセスする。
【０００３】
ＢＣＨは、一般に、任意の特定のリモート端末に、アクセス、登録、認定、またはログオンのプロセスで送信しなければならない情報の量を減らすために、ネットワークに関するデータで満たされている。その結果、リモート端末は、登録後、コールを開始するために設定した既知のチャネルからの特定のチャネルの割当て以外のさらなる情報を要求しない。
【０００４】
ブロードキャスト・チャネルは、一般に、比較的高い電力レベルで送信されるため、基地局の範囲内にあるどのロケーションのどのリモート端末でも、それを明瞭に受け取ることができる。高電力レベルと高データ速度が相まって、無線通信システムの他のトラフィック・チャネルがブロードキャスト・チャネルに混信する可能性を生じさせる。１つまたは複数のブロードキャスト・チャネルで送信するいくつかの異なる基地局がある場合には、混信の可能性およびその量が一層大きくなる。
【０００５】
本発明は、ブロードキャスト・チャネルによって生じる混信を低減する。これによって、ブロードキャスト・チャネルに当てられるチャネル・リソースを少なくし、トラフィック・チャネルに当てられるチャネル・リソースを多くすることができる。一実施形態では、ブロードキャスト・チャネルが基地局の範囲内に入るすべてのリモート端末に送信される一方、他のリモート端末との混信がはるかに少ないチャネルで、他の通信が直接、目的とするリモート端末に送信される。このような実施態様では、本発明は、ブロードキャスト・チャネルではより少ないデータを、特定の方向に向けられたチャネルではより多くのデータを送信することによって、ブロードキャスト・チャネルの混信をさらに一層低減している。
【０００６】
（発明の簡単な概要）
一実施態様では、本発明は、無線通信システムの基地局からブロードキャスト・チャネルでブロードキャスト・バーストを送信することを含む。本発明はさらに、ユーザ端末から要求を受け取り、要求を送ってきたユーザ端末に基地局からメッセージ・バーストを送信することを含む。メッセージバーストは、ユーザ端末からメッセージを受け取るために無線通信システムで利用可能なチャネルの記述を含む。
【０００７】
別の実施態様では、本発明は、少なくとも１つの基地局から、ブロードキャスト・チャネルで複数のタイミング・シーケンスを受け取り、受け取ったタイミング・シーケンスを使ってネットワーク・タイミングを決定し、ネットワーク・タイミングを使って、ネットワーク・アクセス要求の送信時間を決定し、決定した時間にネットワーク・アクセス要求を送信し、基地局からメッセージ・バーストを受け取ることとを含む。メッセージ・バーストは無線ネットワーク上で利用可能なチャネルの記述を含む。
【０００８】
本発明を、一例として、非限定的に、添付の図面の図に示す。図中、同じ参照番号は同様のエレメントを指す。
【０００９】
（発明の詳細な説明）
基本構造
図１は、リモート端末またはユーザ端末とも呼ばれる、いくつかの加入者端末（ハンドセットのシンボルで示す）２０、２２、２４に基地局１００がサービスしている無線通信システムまたはネットワークの一例を示す。基地局１００は、いずれかの要求されたデータ・サービスおよびその無線システムを外部へ接続するための広域ネットワーク（ＷＡＮ）５６に接続することができる。本発明は無線通信システムに関し、空間分割多元接続（ｓｐａｔｉａｌ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ：ＳＤＭＡ）技術を、時分割多元接続（ｔｉｍｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ：ＴＤＭＡ）、周波数分割多元接続（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ：ＦＤＭＡ）、符号分割多元接続（ｃｏｄｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ：ＣＤＭＡ）などの多元接続システムと組み合わせて使用する、固定アクセスまたはモバイル・アクセス無線ネットワークでよい。多元接続を、周波数分割デュプレキシング（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｄｕｐｌｅｘｉｎｇ：ＦＤＤ）または時分割デュプレキシング（ｔｉｍｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｄｕｐｌｅｘｉｎｇ：ＴＤＤ）と組み合わせることができる。交換ネットワーク５８は、入ってくるＷＡＮデータを基地局１００の回線６０に切り替え、基地局１００から出て行く信号を回線５４でＷＡＮに切り替えることによって、ＷＡＮとのマルチチャネル二重オペレーションを行うために、ＷＡＮ５６とインタフェースをとる。回線６０は信号変調器６２に接続されている。信号変調器６２は、基地局が送信する各加入者端末に対して変調信号６４を生成する。空間マルチプレクサ６６において、各加入者端末ごとの１組の空間多重化の重みがそれぞれの変調信号に付けられ７４、空間的に多重化された信号６８が生成される。この空間多重化信号６８を、マルチチャネル送信機７０のバンクが送信アンテナ・アレイ１８を使って送信する。ＳＤＭＡプロセッサ（ＳＤＭＡＰ）４８は、通常チャネルのそれぞれについての各加入者端末の空間シグネチャを生成して、それを維持し、空間マルチプレクサ６６および空間デマルチプレクサ４６が使用するための空間多重化および逆多重化の重みを計算し、受信信号測定値４４を使って、新たな接続のためにチャネルを選択する。このようにして、現在アクティブな加入者端末、それらのいくつかが同じ通常チャネル上でアクティブである可能性がある端末からの信号が分離され、混信と雑音が抑制される。基地局から加入者端末に通信を行う場合、現在アクティブな加入者端末の接続および混信の状況に合わせて調整され、最適化されたマルチローブ・アンテナ放射パターンが生成される。図２に、生成される可能性がある送信アンテナパターンの一例を示す。このような空間的に方向性を持ったビームを得るための適切な技術は、例えば、１９９８年１０月２７日に発行のＯｔｔｅｒｓｔｅｎら付与された米国特許第５，８２８，６５８号および１９９７年６月２４日に発行のＲｏｙ，ＩＩＩらに付与された第５，６４２，３５３号に記載されている。
【００１０】
図１に戻ると、空間デマルチプレクサ４６は、マルチチャネル受信機４２および関連するアンテナ・アレイ１９からの受信信号測定値４４に、空間逆多重化の重み７６に従って、基地局と通信を行っている各加入者端末に対して加えられる逆多重化の重みの別々の組を結合する。空間デマルチプレクサ４６の出力は、基地局と通信を行っている各加入者端末のための空間的に分離された信号５０である。別の実施形態では、非線形多次元信号処理ユニットにおいて、逆多重化と復調処理が一緒に行われる。復調された受信信号５４は、次いで、交換ネットワーク５８およびＷＡＮ５６が利用できるようになる。マルチチャネル受信機はまた、ＧＰＳ（グローバル・ポジショニング・システム）衛星からタイミング信号を受け取り、または、その後、システム中のすべての基地局の間で同期させる精密タイミングのためにＳＤＭＡＰに供給される、特定のその他の無線精密タイミング信号を受け取る。
【００１１】
ＦＤＭＡシステムの実装においては、各マルチチャネル受信機および各マルチチャネル送信機は、複数の周波数チャネルを処理することができる。他の実施形態では、マルチチャネル受信機４２およびマルチチャネル送信機７０は、その代わりに、ＴＤＭＡシステムにおけるような複数のタイムスロットを、またはＣＤＭＡシステムにおけるような複数のコードを、またはこれらの周知の多重接続技術の特定の組み合わせを扱うことができる。
【００１２】
図３は、空間分割多重接続信号プロセッサ（ＳＤＭＡＰ）４８を説明したものである。ＳＤＭＡＰの機能には、特定のチャネル内にいくつの信号が存在するかを判定すること、送信機の位置などの信号のパラメータ（すなわち到着方向（ＤＯＡ）および基地局からの距離）を推定すること、および適切な空間逆多重化および多重化方式を決定することが含まれる。ＳＤＭＡＰへの入力４４は、各受信アンテナにそれぞれ１つの、基地局受信機の出力を含む。一実施形態では、受信機は、現行のシステムにおけるように、信号の直角位相検出を行う。この場合、各アンテナの後ろの各チャネルから同相（Ｉ：ｉｎ−ｐｈａｓｅ）および直角位相（Ｑ：ｑｕａｄｒｕｔｕｒｅ）成分（信号）が出力される。別の実施形態では、単一のダウンコンバートされた（ｄｏｗｎ−ｃｏｎｖｅｒｔｅｄ）成分、ＩまたはＱ、あるいはそれらのいずれか組み合わせを使用する。一実施形態では、受信機がデータを、ＳＤＭＡＰに渡す前にディジタル化する。別の実施形態では、データ圧縮器１６０においてディジタル化が行われる。
【００１３】
本発明の一実施形態では、ＳＤＭＡＰは、信号の時間プロパティを利用することなく、最初に到着方向（ＤＯＡ）などの重要な信号関連パラメータの推定値を入手することによって、そのタスクを遂行する。これは、例えば、アナログ変調方式が使用されていて、信号の波形に関してほとんどわからない状況の場合は適している。第２の実施形態では、チャネルの等化の目的でディジタル・データ・ストリーム中に置かれた既知のトレーニング・シーケンスを、センサ・アレイ情報とともに使用して、ＤＯＡおよび信号の電力レベルなど、信号パラメータの推定値を計算することができる。次いで、この情報を使って、この実施形態では線形コンバイナとして実装している空間デマルチプレクサに適する重み７６を計算する、すなわち重み和（ｗｅｉｇｈｔ−ｓｕｍ）オペレーションを行う。第３の実施形態では、パラメータ推定器からの到着時間（ＴＯＡ）関連のパラメータを、信号相関パラメータとともに用いて、どの信号が通常の信号のマルチパス・バージョンかを確かめる。次いで、信号が密着して結合されるように相対遅延を計算し、それによって、推定される信号の質をさらに高める。
【００１４】
しかし、本発明の別の実施形態では、空間デマルチプレクサの機能が、ＤＯＡなどのその他のソース・パラメータの推定値に関連して実行される。このようなタイプの一実施形態の例として、ディジタルの位相偏移キーイング（ＰＳＫ）およびアナログＦＭの波形などの様々な通信信号の固定係数プロパティ（すなわち定振幅）を、受信アンテナ・アレイのプロパティとともに使用して、当技術分野ではよく知られているマルチチャネル・コンスタント・モジュラス・アルゴリズム（ＣＭＡ：ｃｏｎｓｔａｎｔ−ｍｏｄｕｌｕｓ ａｌｇｏｒｏｔｈｍｓ）を用いて、ソース波形およびそれらのＤＯＡを同時に推定できることが挙げられる。
【００１５】
別の実施形態では、これも当技術分野ではよく知られている拡張カルマン・フィルタを使って、これらおよび同様のプロパティを利用することができる。これらおよび同様の実施形態では、空間デマルチプレクサ４６の機能をＳＤＭＡＰ４８が引き受け、ＳＤＭＡＰの出力７６は、復調器に送られる空間的に逆多重化された信号である。
【００１６】
再び図３を参照すると、データの量を減らすためにデータ圧縮１６０が実施される。一実施形態では、データ圧縮は、特定のチャネル中のサンプリングした受信機出力の外積の和を含むサンプルの共分散マトリックスの累算から成る。この後、これらのサンプリングされた出力はデータ・ベクトルと呼ばれる。特定の基地局に割り当てられた各チャネルの各サンプル時間に、このようなデータ・ベクトルが１つある。別の実施形態では、圧縮されたデータは、単に未処理のデータ・ベクトルである。ＩおよびＱ信号４４が受信機から出力された場合、各データ・ベクトルは、Ｍｒ個の受信機／アンテナ対のそれぞれに１つの、Ｍｒ個の複素数の集合である。
【００１７】
第３の実施形態では、データ圧縮はまた、無線ディジタル・システム中に存在するトレーニング・シーケンスおよび現行のアナログ・システム中のモバイル・ユニットのトランスポンダの応答など、既知の信号情報を使って、異なった周期的信号シグネチャの到着時間（ＴＯＡ）、およびこの実施形態で利用される、セル・サイトと無線送信機の間の距離に関する貴重な情報を含むパラメータを計算することも含む。
【００１８】
圧縮データ１６２は信号検出器１６４に渡され、チャネル中に存在する信号の数が検出される。一実施形態では、ＳＤＭＡコントローラ７２からの情報に関連して統計的検出スキームを使用して、チャネル中に存在するソースの数を推定する。この情報および（圧縮）データ１６８は、パラメータ推定器１７０に送られ、そこで、ソース・ロケーションに関するもの（例えば、ＤＯＡおよび範囲）を始めとする信号パラメータが得られる。
【００１９】
ロケーション関連のパラメータの推定値１７２は、ソース追跡器１７４に渡される。一実施形態では、ソース追跡器の機能は、各送信機の位置を時間の関数として追跡し続けることである。これは、前述の拡張カルマン・フィルタ（ＥＫＦ）など、既知の非直線フィルタリング技術を使って実施される。別の実施形態では、特定のチャネルにおける各無線ユニットの速度および加速度も同様に追跡する。一実施形態では、ＥＫＦへの入力は、ローカル基地局からのＤＯＡおよびＴＯＡを含む。別の実施形態では、当技術分野でよく知られているように、同様にモバイル・ユニットからの送信を受け取っているその他の近くのセル・サイトからのＤＯＡおよびＴＯＡの測定値を、そのセル・サイトの既知のロケーションとともに組み込むことによって、ＥＫＦの推定の正確さをさらに向上させている。追跡器１７４の出力は、空間デマルチプレクサの機能を制御するために空間デマルチプレクサ・コントローラ１７８に、また、空間マルチプレクサの機能を制御するために空間マルチプレクサ・コントローラ１８０に、（圧縮）データ１７６とともに送られる。
【００２０】
図４は、本発明を実施するために適した無線通信システムの別の実施形態を示す。このシステムは、一般に、交換ネットワーク５８およびＷＡＮ５６など、図１のシステムと同様の交換ネットワークおよびＷＡＮに結合されている。図４では複数のアンテナ１０３、例えば４つのアンテナを使っているが、その他のアンテナ数を選んでもよい。アンテナの出力はデュプレクサ・スイッチ１０７に接続される。デュプレクサ・スイッチ１０７は、このＴＤＤシステムではタイム・スイッチである。スイッチ１０７は、周波数分割デュプレキシング（ＦＤＤ）システムにおける周波数デュプレクサとして、また、時分割デュプレキシング（ＴＤＤ）システムにおけるタイム・スイッチとしての２通りの実装が可能である。受信する時、アンテナの出力は、スイッチ１０７を介して受信機２０５に接続され、ＲＦ受信機（「ＲＸ」）モジュール２０５によって、搬送波（例えば、およそ１．９ＧＨｚ）から、例えば３８４ｋＨＺのＦＭ中間周波数（「ＩＦ」）に、アナログでミックス・ダウンされる。この信号は、次いで、アナログ・ディジタル変換器２０９によって、例えば１．５３６ＭＨｚでディジタル化（サンプリング）される。この信号の実数部のみがサンプリングされる。したがって、複素フェーザ表記では、ディジタル信号を、３８４ｋＨｚの画像とともに、３８４ｋＨｚの複素数値化されたＩＦ信号を含むものとして視覚化することができる。ベースバンドへの最終的なダウンコンバートは、毎秒１．５３６メガサンプルの実数のみの信号に３８４ｋＨｚの複素フェーザを掛けることによって、ディジタルで実行される。結果は、複素数値化されたベースバンド信号に画像を加えたものを含む、例えば−２×３８４＝−７６８ｋＨｚの複素数値化信号である。この好ましくない負の周波数の画像をディジタルでフィルタにかけて、１．５３６ＭＨｚでサンプリングした複素数値化ベースバンド信号を生成する。ＧｒａｙＣｈｉｐ社のＧＣ２０１１ディジタル・フィルタを使って、このダウンコンバートおよびディジタル・フィルタリングを実施することができる。後者には、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２１３に示す。上記に提案した特定の周波数は、一例として挙げたものである。本発明は、多種多様のＲＦおよびＩＦ搬送周波数および帯域に合うように適合させることができる。
【００２１】
現在の例では、各アンテナのＧＣ２０１１ディジタル・フィルタ・デバイス２１３から、各受信タイムスロットに１つづつ、４つのダウンコンバートされた出力がある。特定のタイムスロット数は、ネットワークのニーズに合わせて変えることができる。現在の例では、各ＴＤＤフレームに４つのアップリンク・タイムスロットと４つのダウンリンク・タイムスロットを使用しているが、各フレームのアップリンクおよびダウンリンクに３つのタイムスロットを使っても、所望の結果が得られる。４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つのダウンコンバートされた出力が、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）デバイス２１７（以下、「タイムスロット・プロセッサ」という）に送られて、校正を始めとする、本発明の一態様によるさらなる処理がなされる。１受信タイムスロットにそれぞれ１つづつ、４つのＭｏｔｏｒｏｌａ　ＤＳＰ５６３０３　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。
【００２２】
タイムスロット・プロセッサ２１７は、受信信号の電力モニタリング、周波数オフセットの推定および時間的整合、特定のリモート・ユーザからの信号を判定するための各アンテナ・エレメントの重みの決定を始めとするスマート・アンテナ処理、および判定した信号の復調を含めて、いくつかの機能を実行する。
【００２３】
タイムスロット・プロセッサ２１７の出力は、４つの受信タイムスロットそれぞれのための復調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２３１に送られる。ホストＤＳＰプロセッサ２３１の主な機能は、システムのあらゆるエレメントを制御し、より高いレベルの処理と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すべての異なる制御およびサービス通信チャネルにおける通信に、どの信号が必要とされるかを扱う処理である。ホストＤＳＰ２３１はＭｏｔｏｒｏｌａ　ＤＳＰ５６３０３であってよい。さらに、タイムスロット・プロセッサは、決定した受信重みをホストＤＳＰ２３１に送る。ホストＤＳＰ２３１の主な機能には、特に以下が含まれる。
状態およびタイミング情報を保持すること、
タイムスロット・プロセッサ２１７からアップリンク・バースト・データを受け取ること、
タイムスロット・プロセッサ２１７をプログラムすること、
アップリンクの暗号解読、デスクランブリング、誤り訂正コードのチェック、バーストのデコンストラクションを含めたアップリンク信号の処理を行うこと、
基地局の別の部分でより高レベルの処理を施すために送るアップリンク信号をフォーマットすること、
基地局でさらなる高レベル処理を実施するために、サービス・データおよびトラフィック・データをフォーマットすること、
基地局の他の部分から、ダウンリンク・メッセージおよびトラフィック・データを受け取ること、
ダウンリンク・バーストの処理（バーストの構築、符号化、スクランブリング、および暗号化）を行うこと、
ダウンリンク・バーストをフォーマットして、２３７として示す送信コントローラ／変調器に送ること、
送信重みベクトルを決定して、送信コントローラ／変調器２３７へ送ることを含めて、送信コントローラ／変調器２３７をプログラムすること、
２３３として示すＲＦコントローラを制御すること、および
モデム・ステータス情報を保持して報告し、および同期の制御を行うこと。
【００２４】
ＲＦコントローラ２３３は、ブロック２４５に示すように、ＲＦシステムとインタフェースをとり、また、ＲＦシステムおよびモデムの両方が使用する多数のタイミング信号を生成する。ＲＦコントローラ２３３が実行する特定のタスクには以下が含まれる。
ＲＦシステム（ＲＸおよびＴＸ）およびモデムのその他の部分のためにタイミング信号を生成すること、
送信電力モニタリング値を読み取ること、
送信電力制御値を書き込むこと、
デュプレクサ１０７のスイッチ・ボックス制御信号を生成すること、および
自動ゲイン制御（ＡＧＣ）値を読み取ること。
【００２５】
ＲＦコントローラ２３３は、ホストＤＳＰ２３１から、各バーストのタイミング・パラメータおよびその他の設定を受け取る。
【００２６】
送信コントローラ／変調器２３７は、ホストＤＳＰ２３１から、一度に４つのシンボルの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、アナログのＩＦ出力を生成する。これは、ＲＦ送信機（ＴＸ）モジュール２４５に送られる。送信コントローラ／変調器２３７が行う特定のオペレーションには以下が含まれる。
データ・ビットを複素変調信号に変換すること、
たとえばＧｒａｙＣｈｉｐ２０１１を使って、ＩＦ周波数にアップコンバートすること、
ＩＦ信号を４倍オーバサンプリングすること、
この４倍オーバサンプリングした複素信号に、ホストＤＳＰ２３１から得た送信重みを掛けること、および
結果としての複素数値化された波形の実数部を、送信コントローラ／変調器２３７の一部であるディジタル・アナログ変換器（「ＤＡＣ」）によって、送信モジュール２４５に送られるアナログ送信波形に変換すること。
【００２７】
送信モジュール２４５は、信号を送信周波数にアップコンバートして、その信号を増幅する。増幅された送信信号出力は、デュプレクサ／タイム・スイッチ１０７を介してアンテナ１０３に送られる。
【００２８】
ブロードキャスト・チャネル（ＢＣＨ）
各ユーザ端末またはリモート端末について、本発明のシステムは、基地局からすべての潜在的ユーザ端末にバーストとして送信されるブロードキャスト・チャネルＢＣＨから開始される。ＢＣＨバーストは、トラフィック・チャネル・バーストとは異なり、ユーザ端末が存在し得るあらゆる方向に、一般的には全方向に送信される。しかし、特定のビーム・パターンは、ネットワークに依存する。したがって、ＢＣＨバーストは、空間的方向性または低電力のトラフィック・チャネルＴＣＨよりも多くの混信をシステム上に発生させる。この理由から、ＢＣＨチャネルのデータおよび変調のプロパティは、混信を最小限にするように選択する。ブロードキャスト・バースト構造の一例を図５に示す。重要なＢＣＨバースト・プロパティのいくつかは次の通りである。ＢＣＨは、タイムスロットの境界の知識がなくても、リアルタイムで走査することにより、コンピュータで見つけることが容易である。ＢＣＨは、それに続いて構成要求ＣＲおよび構成メッセージＣＭの交換が基地局とユーザ端末の間でできるようにする十分な基本情報を伝達する。ＢＣＨはまた、ＢＣＨが特に特定の１つのユーザ端末に空間的に向けられていない場合でも、あらゆるユーザ端末に良好な周波数オフセットおよびタイミングの更新情報を提供する。
【００２９】
下記の表１は、図５に示すようなＢＣＨバーストの一例の内容を要約したものである。
【表１】
2004511143.tif 000003
【００３０】
周波数およびタイミング訂正トレーニング・シンボルを当技術分野でよく知られている多くのアプローチのいずれか１つに従って設定することができる。それらを、同期シーケンスと結合または交換し、あるいは削除することもできる。
【００３１】
ブロードキャスト情報シンボルは、変調されて２５６ビット・シーケンスに符号化される、１５ビットのブロードキャスト・メッセージから構築されている。シンボルの数、および送信されるビットの構造およびシーケンスは、多種多様のアプリケーションに合わせて変えることができる。現在、説明している実施形態は、ＢＣＨで送信する情報量を最小限にするように、また、ビット・レートを最低限にするように選択している。ブロードキャスト・チャネルの情報シンボルは、ユーザ端末が、基地局に構成メッセージを要求するために必要とされる情報を提供する。また、ユーザ端末にハンドオーバの決定を案内する情報も提供する。
【００３２】
各ブロードキャスト・メッセージは、下記の表２に示す情報を備えたブロードキャスト・バースト中にマップされる。
【表２】
2004511143.tif 000004
【００３３】
ＢＳｔｘＰｗｒは、ブロードキャスト・メッセージの実効等方放射電力である。この数字は、基地局が、その基地局で利用可能な増幅器およびダイバーシティ・アンテナの数を考慮して送信する電力を示す。１０アンテナのブロードキャスト・チャネルの場合、基地局の電力＝（２・ＢＳｔｘＰｗｒ＋１０）ｄＢｍである。
【００３４】
ＢＳＣＣは、ユーザ端末が、アップリンク・バーストのトレーニング・データを選択するために、また、異なる基地局のブロードキャストを区別するために使用する基地局のカラー・コードである。一実施形態では、最高１２８までの異なるカラー・コードが可能である。カラー・コードを使って、異なるロケーションにある基地局、または同じロケーションの異なる変調器／復調器セットを示すことができる。
【００３５】
ＢＳｌｏａｄは、ユーザ端末が、ランダム・アクセス・メッセージをどれくらいの頻度で送れるかを判定するために使用する、基地局の負荷である。ＢＳｌｏａｄは、基地局が持っている未使用の容量を表すものである。加入者は様々な量のトラフィック容量を要求することができるので、ＢＳｌｏａｄはアクティブな登録加入者の数とは異なることがある。ＢＳｌｏａｄは、最大可能負荷に対して測定された、数分の間の基地局の各モデムの送信および受信ビット・レートを表す。
【００３６】
一実施形態では、ＢＣＨチャネルが無線通信システム中のあらゆる基地局によって共用される。７ビットのＢＳＣＣを使って、最大１２８の基地局を収容することができる。ＢＣＨは繰り返しフレームを有する時分割デュプレックス・チャネルである。このチャネルはアップリンクおよびダウンリンクに使用する単一のＲＦ搬送周波数である。高雑音環境の場合またはロバスト性が増大している場合には、ＢＣＨは所定のスキームに従って周波数をホップすることができ、または、いくつかの異なる周波数上で繰り返すことが可能である。繰り返しフレームは下記の表３に示すように、ＢＳ１などのラベルを付けた、各基地のダウンリンクＢＣＨを含む。次のフレームは、ＣＲ１などのラベルを付けたアップリンク構成要求ＣＲ、およびＣＭ１などのラベルを付けたダウンリンク構成メッセージＣＭを含む。各フレームはまた、下記に空欄として示す、いくつかの予約スロットも含む。これらのスロットは、トラフィックにブロードキャスト・チャネルも使用されている場合には、他の制御メッセージのデータ・トラフィックのために使用することができ、あるいは、ネットワーク中の他のチャネル上の混信を低減するために予約することができる。フレームは、基地局１から１２８までのそれぞれについて繰り返されて、以下にさらに詳細に説明するスーパーフレームを構築する。最後のＣＭ、ＣＭ１２８の後、スーパーフレームは繰り返して、再び、次のスーパーフレームおよび基地局１のＢＣＨで開始する。
【表３】
2004511143.tif 000005
【００３７】
基地局を、１グループの隣接するＲＦ搬送波を供給する基地局モデムの集合とみることができる。あるいは、基地局は、単一のサイトに１組のモデムを設置したものでもよい。他のシステム構成では、各モデム変調器／復調器セット５２、６２を基地局とみることができる。各基地には、一意の３２ビットの基地局識別子、ＢＳＩＤが割り当てられる。ＢＳＩＤは、次のように、基地局のカラー・コードを得るために使用する。ＢＳＣＣ＝ＢＳＩＤｍｏｄ１２８。ＢＳＣＣの関数として、基地局周波数はホップし、ＢＣＨを同報通信し、アップリンクＣＲをリッスンし、ダウンリンクＣＭを送る。無線送信が重なる地理的地域内においては、ＢＳＣＣが一意に割り当てられるように、それを割り当てるべきである。どの基地局も、当然であるが、同じカラー・コードの基地局と通信しているユーザ端末が分かるべきではない。同様に、どのユーザ端末も、同じＢＳＣＣを割り当てられている２つの基地局が見えるべきではない。基地局の総数およびスーパーフレーム中のフレーム数、フレーム中のスロット数およびＢＣＨバーストの送信のために使用する特定のスロット、ＣＲおよびＣＭは、特定のアプリケーションに合わせて修正することができる。
【００３８】
ＢＣＨバーストのデータ速度をさらに最小限にするために、ＢＳＣＣおよびＢＳｌｏａｄをＢＣＨバーストから除去することができる。この場合、ＢＣＨバーストは、トレーニングまたは同期、およびＢＳｔｘＰｗｒ、すなわちハンドオーバの決定に直接関連する唯一の情報のみを含む。ユーザ端末は、依然として、受け取ったＢＣＨバーストのタイミングに基づいて、異なる基地局を区別および比較して、選択およびハンドオーバ決定を行うことができる。ユーザ端末はまた、タイミングに基づいて、表３に示すように、そのＣＲメッセージを特定の基地局に向けることができる。単一基地局のシステムの場合は、ＢＳｔｘＰｗｒのビットも削除することができる。基地局が１つしかない場合、必ずしも経路損失を評価する必要はなく、信号が受信可能かどうかの評価だけが必要である。ネットワーク情報の残りは、下記に説明するように、登録の時点で知ることができる。あるいは、ＢＣＨはＢＳＣＣを含むので、そのＢＳＣＣを読み取って、通常のＢＳＣＣのＢＣＨバーストが同じ基地局から来ることを前提とするようにユーザ端末をプログラムすることができる。このようにして、ユーザ端末は、短縮されたフレーム繰り返し間隔を知って、システムに登録するのに必要な時間を低減することができる。
【００３９】
登録
ユーザ端末は、登録と呼ばれる、基地局との関係を形成する。この登録は、ブロードキャスト・チャネルをリッスンすることによって開始し、ハンドオーバ、タイムアウト、または切断で終了する。登録の第１のことは、リモートが、構成要求バーストＣＲを送って、構成メッセージ・バーストＣＭを受け取ることによって遂行される。ＣＭは、ホッピング・シーケンス計算パラメータなど、基本的な構成パラメータを含む。ＣＭからの情報を使って、ユーザ端末は、次いで、ランダム・アクセス登録要求ＲＡ−ｒｒｅｑを用いて無許可のストリームを開く。この無許可ストリームは、登録、および登録識別子ＲＩＤおよびページング識別子ＰＩＤの割当てを完了するために使用される帯域内信号データのみを運んでいる。登録ストリームの最後で割り当てられたＲＩＤを使って、ユーザ端末は、その後に続くストリームを開くことができ、また登録を終了することができる。ユーザ端末はまた、インターネット・サービス・プロバイダ（ＩＳＰ）への「ネットワーク・ログイン」を実行するために使用するパケットをそれによって送ることができる、その後のストリームを開くことができる。
【００４０】
登録ストリームの間に、識別および機能が交換され、動作パラメータが設定され、ＲＩＤおよびＰＩＤが割り当てられる。後で、新しいネットワーク・セッションを作成して、このＲＩＤに付けることができ、または、既存のセッションをハンドオーバすることができる。このハンドオーバは、別の基地局からでも、同じ基地局上の別の基地局モデムからでも（負荷のシフト）、またはさらに同じ基地局モデム上の休眠状態のセッションからでもよい。登録の特定の詳細は、例としてここに挙げているにすぎない。多くの他の登録シナリオも、本発明の範囲内で可能である。
【００４１】
図８を参照すると、フレーム・タイミングは、エリア内にあり、事前にプログラムされたＲＦ搬送波で送信する基地局によって確立される。この搬送波は、周波数ホッピング、または拡散スペクトラム搬送波であってよい。しかし、搬送波は、見つけ易く、かつユーザ端末中に事前にプログラムされていることが望ましい。複数基地局は、または１つしかないのであれば単数基地局は、ＧＰＳまたは特定の他の精密な一般的タイミング基準を使用して、フレーム・タイミングを設定する、３００。ＧＰＳタイミングは、正確に同期をとることができ、かつあらゆる基地局が安価で利用可能であるという利点を持っている。これによって、基地局間のＢＣＨ中に最低限のガード・タイムがあるだけで、あらゆる基地局がＢＣＨを共用することができる。基地局は、この場合、上述のＢＣＨフレームを構築し、３０２、そのそれぞれに割り当てられたスロットで同報通信する。ユーザ端末がオンになると、それは、このよく知られた、任意で事前プログラムされるＲＦ搬送波を走査して、３０６、基本フレーム・タイミングを見つけ、３０８、また同期を見つける、３１０。ユーザ端末は、このＢＣＨバーストの搬送波を走査して、ＲＳＳＩ（受信信号強度表示）マップを構築する、３１２。このＢＣＨ　ＲＳＳＩマップおよびその他の要因から、ユーザ端末は、最強または最良の基地局を選択する、３１４。また、ユーザ端末はＢＣＨを使って、その振動周波数を精密に調整し、また、そのタイミング基準を調整する、３０８、３１０。これは、上述のように、ＢＣＨバースト中の同期およびタイミング・シーケンスを使って行われる。次いで、それは、そのユーザまたはリモート端末ＩＤ（ＵＴＩＤ）を使って、その最強または最良の基地局のＢＣＨバーストに対して時間を合わせた構成要求ＣＲを構築し、３１６、それを送る、３２０。一実施形態では、選択した基地局からのＢＣＨで受け取ったＢＳＣＣを使って、ＣＲをスクランブルする、３１８。
【００４２】
目的の基地局がうまくＣＲを受け取り、利用可能な容量を備えている場合には、それは、ＣＲをアンスクランブルして、３２２、ユーザ端末の空間シグネチャを判定する、３２４。ユーザ端末は、構成メッセージ・バーストＣＭを応答で受け取る、３２６。以下にさらに詳細に説明するＣＭは、ユーザ端末が基地局までの距離およびＲＦ経路損失を知り、そのタイミング・アドバンスを訂正し、その電力制御を調整し、周波数ホッピングのパラメータ（例えば、フレーム番号付けおよびＢＳＣＣ）を知る（３２８）のに十分な情報を含む。いくつかの基地局をＣＲを使って調べ、最も近い、または最良の基地局を見つけることができる。ＣＭのこの情報に基づき、ユーザ端末は、送信すべきデータがある場合には、ランダム・アクセス登録要求ＲＡ−ｒｒｅｑで始めて、セッションを開始することができる、３３０。リソースが利用可能な場合には、基地局は、トラフィック・チャネルを割り当てるアクセス割当てＡＡをユーザ端末に送る、３３２。基地局とユーザ端末は、この確立したストリームで、暗号鍵を始めとする様々なアクセス制御パラメータを交換する。最後に、ＲＩＤおよびＰＩＤが割り当てられる。このＲＩＤを使って、ユーザ端末は、インターネット・パケットの送受信を行うための安全なストリーム（例えば、ＲＡ−ｒｔｓ／ＡＡ−ｃｔｓ）を確立することができる。
【００４３】
トラフィック・チャネルは、送信されたデータ・パケットそれぞれに対するデータ肯定ＤＡまたはデータ無効ＤＩ応答を含む。ＤＡおよびＤＩメッセージは、次のスロットで、受信者からの次のデータ・パケットの一部として送信される。時分割二重フレームでは、図８に示すように、基地局およびユーザ端末はスロットを交互に使う、３３６、３３８、３４０、３２４。したがって、正しく受信されなかったスロットがあった場合には、データを素早く再送信することができる。これによって、それぞれの基地局およびユーザ端末のモデムにおけるデータ・バッファのサイズが低減される。表３および４に示すように、アップリンク・スロットは、常に、ダウンリンク・スロットの前にあり、両者の間には、同期の誤りまたは予期せぬ伝搬遅延を見越して、ガード・タイムが設けられている。一実施形態では、各側がデータ・パケットを３つのスロットで送信し、各スロットは、当技術分野ではよく知られているように、ランプアップおよびランプダウン期間および同期ビットを含む。
【表４】
2004511143.tif 000006
【００４４】
周期的に、ユーザ端末はＢＣＨを走査して、そのＲＳＳＩおよびＢＳＣＣマップを更新する。ユーザ端末は、よりよい基地局を検出すると、その新しい基地局にＣＲ、および可能ならそのネットワーク・セッションをハンドオーバーすることができる。ストリームの開始がたびたびうまくいかない場合には、ユーザ端末はタイムアウト状態に入る。ユーザ端末は、タイムアウトから、ＲＡ−ｒｒｅｑによってＲＩＤを再び得ること、ＣＲを使ってそのタイミング・アドバンスをリフレッシュすること、ＢＣＨを走査することによって、それがハンドオーバできる新しい基地局を見つけること、または、さらにスクラッチから開始して、基本フレーム・タイミングを再取得することを試みる。この再確立がうまくいった場合には、ユーザ端末は、新しい基地局へのネットワーク・セッションのハンドオーバを完了することによって、そのネットワーク・セッションを続けられることがある。
【００４５】
チャネルの考慮
一実施形態では、空間分割多元接続技術、特にスマート・アンテナ・アレイ信号処理を最大限に利用するようにネットワークを設計している。きわめて高密度の周波数再利用パターンの高信頼空間チャネルを保持するための助けとなるように、このネットワークは、アップリンクおよびダウンリンク送信が常に同じ周波数である時分割二重ＴＤＭＡを使用している。さらに、多くのユーザ端末は単一アンテナであり、ＢＣＨの場合を除き、全方向に送受信を行うため、アップリンク・バーストは、常に、ダウンリンク・バーストの送信の必要が生じる前に受信される。これは、ダウンリンク・バーストが空間においてより正確に向けられることを可能にする。あらゆるアップリンク・バーストにアップリンク・トレーニング・シーケンスが埋め込まれており、それによって、空間チャネルと周波数の非相関があっても、適度に高速な周波数ホッピングが可能になる。
【００４６】
周波数ホッピング・シーケンスは、当技術分野でよく知られた多くの様々なシーケンスのいずれか１つであってよい。周波数ホッピング・スキームのパラメータは、初めはユーザ端末にはわかっていない。これは、ネットワークのフレキシビリティを最大限にし、ユーザ端末のフレキシビリティを向上させる。下記に説明するように、周波数ホッピング・パラメータは、ＣＭバーストでユーザに送信される。
【００４７】
より多くの周波数搬送波を周波数ホッピング・スキームに割り振ることができるならば、周波数ホッピング・スキームのロバスト性、およびシステムのトラフィック機能が改善される。ＢＣＨ搬送波は、周波数ホッピング・スキームの一部として含まれ、したがって、トラフィック・チャネルとして使用される。任意の１基地局は、１フレームにつき１度しかＢＣＨバーストを送信しないため、また、トラフィックは空間的に特定のユーザに向けられるため、基地局は、隣接するチャネル上のＢＣＨバーストをリッスンしているユーザ端末に著しく混信を加えることなく、別の基地局のＢＣＨバーストの間に、トラフィック・チャネル・データ・バーストを送信することができる。通常、トラフィック・データ・バーストが向けられるユーザ端末は、すでにトラフィック・セッション中であるため、ＢＣＨバーストをリッスンしていない。
【００４８】
現在の実施形態では、それぞれがＢＣＨの異なるスロットに割り当てられている１２８の基地局があるため、いずれかの１つの特定の基地局に割り当てられているＢＣＨの１２８番目の部分が、周波数ホッピング・トラフィック・チャネル・スキームの特定のチャネルと、そのチャネルがトラフィックに使用されている間に重なることはありそうもない。しかし、もし重なった場合には、基地局は、それに割り当てられた時間にそのＢＣＨバーストを同報通信して、それに割り振られた時間にＣＲメッセージをリッスンし、それに割り当てられたスロットでＣＭバーストを送信する。これによって、ネットワークのさらなる一貫したオペレーションが確実なものとなる。しかし、ユーザ端末の場合は、ＢＣＨ搬送波をＢＣＨとして使用すると、そのトラフィック・チャネル・セッションを混信する。その結果、ユーザ端末は、基地局からデータ・パケット・バーストを受け取る代わりにＢＣＨバーストを受け取る。ユーザ端末は、このバーストをＢＣＨとして認識しない場合でも、期待データ・パケットには無効なフォーマットを有するものとして、直ちにそれを認識する。したがって、ユーザ端末は、次のアップリンク・フレームで、そのバーストとともにデータ無効ＤＩメッセージを送り、基地局は、トラフィック・チャネルの次の利用可能なフレームで、前に予定していたデータ・パケットを送る。現在のタイミング・スキームでは、同じフレームの同じスロットが、その基地局の構成メッセージ・スロットと一致する。次のフレームの同じスロットが、異なる基地局に割り当てられたＢＣＨスロットと一致する。しかし、第２のスロットも基地局のＢＣＨ割当てと重なっている場合でも、同じプロトコルを再び適用することができる。リモート端末は、この場合も、ＤＩメッセージを送り、割り当てられたＢＣＨスロットが過ぎた後、基地局は期待データ・バーストを送る。肯定プロトコルを利用することによって、信号または処理リソースの複雑性を増大させることなく、ＢＣＨのほとんどを含むようにネットワークのデータ容量を増加させることができる。
【００４９】
データ容量の増加量は、どれだけのＲＦリソースがＢＣＨに用いられ、システム中にいくつの基地局があるかに依存する。システム中に少数の基地局しかなく、そのためＢＣＨフレームのリピートがきわめて短い場合には、あらゆるＢＣＨスロットをＢＣＨに使用できるようにネットワークを構成することができる。それによって、リモート・ユーザがタイミングおよび同期を得て、構成要求を送信するのにかかる時間の量が著しく低減される。あるいは、ＢＣＨを、可能な１２８スロットのうちわずかな数だけをＢＣＨバーストに使用し、チャネル容量の残りをトラフィックのために空けておくように構成することができる。ネットワーク中に多数（すなわち１２８近く）の基地局がある場合には、ユーザ端末がその可能な基地局の１０パーセントよりも多くからＢＣＨバーストを受け取れることはありそうもない。その結果、新しいユーザ端末がＢＣＨバーストの走査を行うのに影響を与えることなしに、搬送波の残りの９０パーセントをデータ・トラフィックに使用することができる。基地局を、近くの基地局のＢＳＩＤまたはＢＳＣＣを使って、それらの基地局に割り当てられたＢＣＨスロットの間、トラフィックを送信しないようにもプログラムすることができる。上述の同じＤＩの再送信スキームは、隣接ＢＣＨスロットとトラフィック・チャネルの間にコンフリクトがあった場合にはそれを補正する。
【００５０】
構成要求ＣＲ
構成要求バースト構造の一例を図６に示す。ＣＲバーストは、ある程度は特別なＣＲ空間トレーニング・シーケンスによって、ランダム・アクセスＲＡおよびトラフィックＴＣＨバーストと区別される。ＣＲトレーニング・シーケンスは通常よりも長く、また、タイミング整合を見つけることを特にコンピュータにより効率的にする、周期プロパティを有する。ＣＲバーストは、ユーザ端末と基地局の間の未知の距離による時間遅延を考慮して、標準アップリンク・データ・バーストよりも短い。ＣＲバーストは、基地局から約１５ｋｍ離れているユーザ端末と同等の無補償時間遅延を考慮して、８６マイクロ秒だけ短くしてある。
【００５１】
ＣＲバーストは、基地局から未知の距離にあるユーザ端末から送信される。飛行時間を考慮して、ユーザ端末の時間基準は基地局に対し遅延させる。さらに、そのＣＲ送信も、そのタイミング・アドバンスがまだ初期化されていないため、遅延させる。ＣＲバーストを３５マイクロ秒だけ短くすることによって、それが次のタイムスロットにあふれ出ることなく、最大３５マイクロ秒、遅く到着することが可能になる。この３５マイクロ秒は、基地局から５３００メートル離れているユーザ端末が、そのタイムスロットの範囲内で完全に着陸するＣＲバーストを送ることができることを意味する。基地局にこのバーストが見え、それに応答する場合には、対応するＣＭは、それに続くデータ・バーストを正しく位置付けるタイミング・アドバンス調整を含む。
【００５２】
下記の表５は、図６に示す例示的ＣＲバーストの内容を要約したものである。変調およびコーディングを使って、構成要求メッセージから８２個の情報シンボルを構築する。
【表５】
2004511143.tif 000007
【００５３】
ＣＲ空間トレーニングはすべての基地局について同じであり、基地局は、必ずしもＣＲを受け取る前にユーザ端末のロケーションを知らない。ユーザ端末は、表３に示すように、ＢＣＨ送信からの固定オフセットでＣＲを送信する。結果としての時分割登録チャネルは、いくつかの近くの基地局の異なるものに送られたＣＲを容易に識別する。さらに、ＣＲおよびＣＭは、ＢＳＣＣの機能によってスクランブルされ、それによって、近くの基地局に送られたＣＲからいくらか混信があっても、ＢＳＣＣの復調キャプチャ効果が、どのような衝突も解決することが保証される。一実施形態では、このスクランブリングが、符号化されたビット・シーケンスを取り出し、それをリニア・フィードバック・シフトレジスタの出力と排他的論理和を行うことによって実施される。最後に、受け取ったＣＲ中に残っている不明確さがあれば、基地局のスマート・アンテナの空間分解能を利用してそれを分解する。
【００５４】
構成要求メッセージは、物理層によって、構成要求バーストＣＲ上にマップされる。構成メッセージは、物理層によって、標準ダウンリンク・バースト上にマップされる。現在のＣＲバーストの情報シンボルは、下記の表６に示すようにマップ・アウトされる。システムのニーズに基いて、以下に記載の項目のいずれかを削除して登録サイクルの間に後で送信すること、または全く送信しないことが可能である。
【表６】
2004511143.tif 000008
【００５５】
ｉｄｅｎｔｉｔｙは、複数のユーザ端末からの同時メッセージを識別する、各ユーザ端末に一意のランダム・ビットである。そのランダム性および多数ビット数のために、２つのユーザ端末が同じ識別コードを同時に選択することはまずない。
【００５６】
ｕｔＣｌａｓｓはユーザ端末の機能（最高変調クラス、周波数ホッピング機能など）を識別する。このシーケンスは、ＣＲを送るユーザ端末のタイプを識別する。パームトップ・ディジタル・アシスタントは、固定専用アンテナを備えるデスクトップ・コンピュータとは異なる機能を有することがある。ｕｔＣｌａｓｓでその異なる機能を識別することができる。
【００５７】
ｔｘＰｗｒは、ユーザ端末が構成要求バーストを送信するために使用する電力を表す。例えば、ユーザ端末の電力＝（２・ｔｘＰｗｒ−３０）ｄＢｍである。
【００５８】
例として、ダウンリンクＢＣＨバーストを受け取ってから正確に２２６５マイクロ秒後にＣＲが制御搬送波で送られる。このように、そうでなければ初期化されないユーザ端末が、周波数ホッピング・シーケンス・パラメータの知識を全くなしに、ＣＲを送ることができる。ＣＲバーストは、標準アップリンクのタイムスロットよりも短く、それによって、ユーザ端末から基地局への未知の飛行時間を考慮している。また、ＣＲバーストは、一般的に、アップリンクのタイムスロット受信ウィンドウに遅れて到着する。
【００５９】
構成メッセージＣＭ
下記の表７は、図７に示すような例示的構成メッセージ・バーストの内容を要約したものである。変調およびコーディングを使って、構成メッセージから４９４の情報シンボルを構築する。
【表７】
2004511143.tif 000009
ＣＲが対応するアップリンク・タイムスロットで受信されるたびに、ダウンリンクＢＣＨバーストを送ってから正確に５マイクロ秒後に構成メッセージＣＭバーストがＢＣＨ搬送波で送られる。このタイミングを使って、要求しているユーザ端末にＣＭが向けられる。ＣＭはまた、空間シグネチャ、例えばアップリンクリンクＣＲのＤＯＡおよびＴＯＡなどのパラメータの分析に基づいて、空間的に指向性のある信号によっても送られる。ＣＭが、ＢＣＨからの固定タイムオフセットでＢＣＨ搬送波により送られるので、そうでなければ初期化されないユーザ端末は、周波数ホッピング・シーケンス・パラメータの知識を全くなしに、ＣＭを受け取ることができる。ＣＭは、ＣＲに応答して、特に、ＡＦＮ（絶対フレーム番号）、より広いタイミング・アドバンス調整の動的範囲、より粗い電力制御、および様々なアクセス制御のパラメータを含む。下記の表８は、図７に示すＣＭバーストの内容を要約したものである。システムのニーズに基いて、以下に記載の項目のいずれかを削除して登録サイクルの間に後で送信すること、または全く送信しないことが可能である。
【表８】
2004511143.tif 000010
【００６０】
シンボル・セットの意味は以下の通りである。
ｉｄｅｎｔｉｔｙ：ユーザ端末がＣＲで送るランダムな識別。
ｐｗｒＣｔｒｌ：ユーザ端末が、将来のパラメータ要求バーストおよびランダム・アクセス・バーストに適用すべき電力オフセット。オフセット＝（２・ｐｗｒＣｔｒｌ−１６）ｄＢ。
ｔｉｍｉｎｇＡｄｊｕｓｔ：ユーザ端末が将来のランダム・アクセス・バーストに適用すべきタイミング・アドバンス。タイミング・アドバンス＝ｔｉｍｉｎｇＡｄｊｕｓｔマイクロ秒。
ＡＦＮ：絶対フレームの重要度最低１０ビット。
ｃａｒｒｉｅｒＭａｓｋ：トラフィック・チャネルを含む搬送波のビットマップ。
ｒａｃａｒｒｉｅｒＭａｓｋ：ランダム・アクセス・チャネルを含む搬送波のビットマップ（重要度最低ビットは搬送波０）。
ｒａｓｌｏｔＭａｓｋ：ランダム・アクセス・チャネルを含むスロットのビットマップ（重要度最低ビットはスロット１）。ｒａｃａｒｒｉｅｒＭａｓｋとｒａｓｌｏｔＭａｓｋの両方がゼロ以外の場合に、ランダム・アクセス・チャネルが生じる。
ｒａＤｅｃ：ランダム・アクセス・チャネルに利用可能なＡＦＮ。
ｈｏｐｐｉｎｇ：１に等しい場合、物理搬送波と論理搬送波の間の関係は、各フレームをホップする。
【００６１】
上記の記載では、説明の目的で、本発明を完全に理解できるように、多くの特定の詳細を述べている。しかし、当業者には、本発明を、これらの特定の詳細のいくつかがなくても実施できることが明らかであろう。他の場合では、周知の構造およびデバイスを構成図の形態で示している。
【００６２】
本発明は様々なことを含む。本発明を、図１から４に示すものなどのハードウェア・コンポーネントによって実施することができる。あるいは、命令でプログラムされた汎用または専用プロセッサ、あるいは論理回路にステップを実行させるために使用することができる、機械実行可能命令で実施することができる。あるいは、ステップを、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせによって実施することができる。
【００６３】
本発明は、本発明に従ってプロセスを実行するようコンピュータ（または他の電子デバイス）をプログラムするために使用できる命令を記憶した機械可読媒体を含むコンピュータ・プログラム製品として提供することができる。機械可読媒体には、フロッピー（登録商標）・ディスケット、光ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気光ディスク、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／機械可読媒体を非限定的に含めることができる。さらに、本発明を、搬送波または他の伝搬媒体に組み込んだデータ信号によって、プログラムを要求しているコンピュータにリモート・コンピュータから通信リンク（例えば、モデムまたはネットワーク接続）を介して送信することができる、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ができる。
【００６４】
重要なことは、本発明を携帯ハンドセットのための無線インターネット・データ・システムという状況で説明してきたが、データを交換しなければならない、多種多様の異なる無線システムにそれが適用できることである。このようなシステムには、外部接続がない、音声、ビデオ、音楽、放送、およびその他のタイプのデータ・システムが含まれる。本発明を、固定リモート端末および低および高移動度の端末に適用することができる。方法の多くを、それらの最も基本的な形で記載しているが、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく、それらの方法のいずれかにことを追加、またはそれから削除し、また、記載しているメッセージのいずれかに情報を追加、またはそれから削除することができる。当業者には、多くのさらなる修正および適合が可能であることが明らかであろう。特定の実施形態は、本発明を限定するためではなく、それを例示するために提供したものである。本発明の範囲は、上述の特定の例によってではなく、特許請求の範囲によってのみ決定されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の一実施形態による無線通信システムの例示的アーキテクチャを示す図である。
【図２】
本発明の一実施形態によるマルチチャネル空間ダイバシティ送信機の送信パターンを示す図である
【図３】
本発明の一実施形態による空間ダイバシティマルチ・アクセス・プロセッサを示す構成図である
【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構成図である。
【図５】
本発明の一実施形態によるブロードキャスト・バースト構造の一例を示す図である。
【図６】
本発明の一実施形態による構成要求バースト構造の一例を示す図である。
【図７】
本発明の一実施形態による構成メッセージ・バースト構造の一例を示す図である。
【図８】
本発明の一実施形態による通信シーケンスを示す図である。
【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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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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