(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体通信システムにおいて基地局と移動端末との間のダウンリンクチャネルを推定する方法であって、
前記基地局は、前記移動端末と前記基地局との間のアップリンクチャネルを推定し、前記アップリンクチャネルの変化から、ダウンリンクチャネルの変化を推論し、第２の瞬間において、第１の瞬間における初期推定から前記ダウンリンクチャネルと、前記第１の瞬間と第２の瞬間との間の前記ダウンリンクチャネルの変化と、を推定する
ことを特徴とするダウンリンクチャネルを推定する方法。
【請求項２】
前記ダウンリンクチャネルの前記初期推定を、前記移動端末から取得し、それにより前記基地局に送信する
ことを特徴とする請求項１記載のダウンリンクチャネルを推定する方法。
【請求項３】
前記アップリンクチャネルの前記推定は、前記チャネルの各伝播経路（ｉ）に対し、前記経路を伝播している第１の周波数（fu）の信号にもたらされる減衰および位相回転を表す第１の複素乗算係数（ｃui）の推定を含み、
前記ダウンリンクチャネルの前記推定は、前記同じ経路の各々に対し、前記経路を伝播している第２の周波数（fd）の信号にもたらされる減衰および位相回転を表す第２の複素乗算係数（ｃdi）の推定を含む
ことを特徴とする請求項１又は２記載のダウンリンクチャネルを推定する方法。
【請求項４】
所定の経路（ｉ）および所定の時間間隔（Δt）に対し、前記時間間隔中の前記第２の複素乗算係数の変化（Δｃdi）を、Δｃdi／ｃdi＝fd／fu・Δｃui／ｃuiに従って、前記時間間隔中の前記第１の複素乗算係数の変化（Δｃui）から計算する
ことを特徴とする請求項３記載のダウンリンクチャネルを推定する方法。
【請求項５】
異なる経路の前記第２の複素乗算係数（ｃdi）を、それらのある時間に亙るそれぞれの変化（Δｃdi）と前記移動端末によって送信される初期値（ｃdi（０））とを加算することによって取得する
ことを特徴とする請求項４記載のダウンリンクチャネルを推定する方法。
【請求項６】
前記アップリンクチャネルの前記推定は、前記基地局によってサービスされるゾーンを角度でサンプリングする複数の方向（Ｎ）に属する各方向（θk）に対し、前記移動端末によって送信され実質的に前記方向に前記基地局に到着する、第１の周波数（fu）の信号にもたらされる減衰および位相回転を表す第１の複素乗算係数（ｃuk）の推定を含み、
前記ダウンリンクチャネルの前記推定は、前記方向（θk）の各々に対し、前記基地局によりこの方向に前記移動端末に対して送信される第２の周波数（fd）の信号にもたらされる減衰および位相回転を表す第２の複素乗算係数（ｃdk）の推定を含む
ことを特徴とする請求項１又は２記載のダウンリンクチャネルを推定する方法。
【請求項７】
所定の方向（θk）および所定の時間間隔（Δt）に対し、前記時間間隔中の前記第２の複素乗算係数の変化（Δｃdk）を、Δｃdk／ｃdk＝fd／fu・Δｃuk／ｃukに従って、前記時間間隔中の前記第１の複素乗算係数の変化（Δｃuk）から計算する
ことを特徴とする請求項６記載のダウンリンクチャネルを推定する方法。
【請求項８】
異なる方向の前記第２の複素乗算係数（ｃdk）を、それらのある時間に亙るそれぞれの変化（Δｃdk）と前記移動端末によって送信される初期値（ｃdk（０））とを加算することによって取得する
ことを特徴とする請求項７記載のダウンリンクチャネルを推定する方法。
【請求項９】
移動体通信システムの基地局に取付けられることが意図されたダウンリンクチャネルを推定する装置であって、
請求項１乃至８のいずれか１項記載の方法を実現する手段
を備えたことを特徴とするダウンリンクチャネルを推定する装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、概して、移動体通信システムにおいてチャネルを推定する方法に関し、特に、基地局によるダウンリンクチャネル推定の方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
移動体通信システムにおいて、基地局は、移動端末に信号を送信し、移動端末から信号を受信する。基地局から移動端末への送信チャネルは、ダウンリンクチャネルと呼ばれ、逆に、移動端末から基地局への送信チャネルは、アップリンクチャネルと呼ばれる。各送信チャネル、すなわちアップリンクまたはダウンリンクは、送信機と受信機との間の種々の経路からなり、各経路は、遅延、到着の方向、減衰および位相回転によって特徴付けられる。減衰および位相回転の影響は、経路の複素乗算係数特性によって単純にモデル化することができる。
【０００３】
ビームを形成するためおよび／または１つまたは複数の方向の干渉を取消すために、アンテナのアレイを使用することができる、ということが知られている。アンテナ処理は、複素係数により異なるアンテナの出力を重み付けすることと、それに続いて重み付けされた出力を追加することと、からなり、係数は、所望の等価なアンテナダイアグラムを取得するように選択される。このため、干渉信号の到着方向にゼロを配置すると共に、有用な信号の到着方向にビームを形成することが可能である。ビーム形成（チャネル形成とも呼ばれる）は、特に基地局から移動端末に受信ビームを向けるために（アップリンク）、移動電話に適用されてきた。そのため、基地局には、移動端末によって送信される信号の伝播の経路の到着の方向に向くことができる適応アンテナ（「インテリジェントアンテナ」とも呼ばれる）が装備される。
【０００４】
移動体電話システムが符号分割多元接続（code division multiple access（ＣＤＭＡ））モードに従って機能する場合、異なる移動端末から来る信号は、異なるユーザのシグネチャに適応されるフィルタリングによって分離される。採用されるシグネチャは、適当な相関特性、すなわち低相互相関（intercorrelation）値と非常に明白な自己相関ピークとを有していなければならない。
【０００５】
これら２つの特徴の第１の特徴により、異なるユーザから来る信号を分離することが可能になる。当然ながら、実際には、この分離は完全ではなく、異なる送信チャネル間の直交性の要素に依存する。
【０００６】
第２の特徴により、特に、適応フィルタリングから出力される相関ピークを適当な時期に分離すること、従って異なる経路を伝播しているユーザの信号を隔離することが可能になる。信号対雑音比を向上させるために、レーキ（ＲＡＫＥ）受信機においてこれら信号を結合することにより、経路のダイバーシティを活用することができる。受信機の異なるブランチにおいて使用される複素係数は、関連する経路によってもたらされる複素乗算係数の共役と等しくなるように選択される。このために、受信機は、アップリンクチャネルの推定を行う。実際には、それは、移動端末によって送信されるパイロットシンボルを用いて、チャネルを構成する経路に沿った信号にもたらされる減衰の係数と位相回転とを決定する。結果としてのフィルタリング動作は、チャネルの等価なフィルタに適応されるフィルタリングである。
【０００７】
アップリンクチャネル推定に加えて、基地局においてダウンリンクチャネルの推定の用意ができていることが有利である場合がある。これは、それによって基地局が、移動端末で再び位相が同じになるように位相が事前補正される信号を、アップリンク経路の方向に送信することができるためである。かかる事前補正は、受信時の信号対雑音比を改良するという利点を有する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
基地局でダウンリンクチャネルの推定値を有するために、移動端末でこれを推定し、取得される推定値を基地局に送信することが考えられる。しかしながら、チャネルがその伝達関数に急速な変化を示す場合、例えば移動端末が高速に移動している場合、推定値は非常に頻繁に送信されなければならず、それは非常に多くの伝達資源を使用する。当然ながら、逆に、推定値がまれに送信される場合,基地局は、ダウンリンクチャネルの変化に従うことができず、従って位相の事前補正に正確に影響することができなくなる。
【０００９】
本発明の目的は、移動端末による大量の情報の送信を必要としない、基地局によるダウンリンクチャネルの推定の方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明は、移動体通信システムにおいて基地局と移動端末とによりダウンリンクチャネルを推定する方法によって定義される。それに従って、上記基地局は、上記移動端末と上記基地局との間のアップリンクチャネルを推定し、アップリンクチャネルの変化とダウンリンクチャネルの変化とを推論し、第２の瞬間において第１の瞬間における初期推定から上記ダウンリンクチャネルと、その第１の瞬間と第２の瞬間との間の上記ダウンリンクチャネルの変化と、を推定する。
【００１１】
ダウンリンクチャネルの初期推定は、例えば、移動端末から取得され、移動端末によって基地局に送信される。
【００１２】
第１の実施の形態によれば、アップリンクチャネルの推定は、該チャネルの各伝播経路（ｉ）に対し、該経路を伝播している第１の周波数（fu）の信号にもたらされる減衰および位相回転を表す第１の複素乗算係数（ｃui）の推定を含み、ダウンリンクチャネルの推定は、同じ経路の各々に対し、該経路を伝播している第２の周波数（fd）の信号にもたらされる減衰および位相回転を表す第２の複素乗算係数（ｃdi）の推定を含む。
【００１３】
有利には、所定の経路（ｉ）および所定の時間間隔（Δt）に対し、その時間間隔中の第２の複素乗算係数の変化（Δｃdi）は、Δｃdi／ｃdi＝fd／fu・Δｃui／ｃuiに従って、その時間間隔中の第１の複素乗算係数の変化（Δｃui）から計算される。
【００１４】
異なる経路の第２の複素乗算係数（ｃdi）は、それらのある時間に亙るそれぞれの変化（Δｃdi）と前記移動端末によって送信される初期値（ｃdi（０））とを加算することによって取得することができる。
【００１５】
第２の実施の形態によれば、アップリンクチャネルの推定は、上記基地局によってサービスされるゾーンを角度でサンプリングする複数の方向（Ｎ）に属する各方向（θk）に対し、移動端末によって送信され実質的に上記方向に上記基地局に到着する、第１の周波数（fu）の信号にもたらされる減衰および位相回転を表す第１の複素乗算係数（ｃuk）の推定を含み、ダウンリンクチャネルの推定は、方向（θk）の各々に対し、上記基地局によりこの方向に上記移動端末に対して送信される第２の周波数（fd）の信号にもたらされる減衰および位相回転を表す第２の複素乗算係数（ｃdk）の推定を含む。
【００１６】
有利には、所定の方向（θk）および所定の時間間隔（Δt）に対し、該時間間隔中の第２の複素乗算係数の変化（Δｃdk）は、Δｃdk／ｃdk＝fd／fu・Δｃuk／ｃukに従って、該時間間隔中の第１の複素乗算係数の変化（Δｃdi）から計算される。
【００１７】
異なる方向の第２の複素乗算係数（ｃdk）は、それらのある時間に亙るそれぞれの変化（Δｃdk）と移動端末によって送信される初期値（ｃdk（０））とを加算することによって取得することができる。
【００１８】
また、本発明は、移動体通信システムの基地局に取付けられることが意図されたダウンリンクチャネルを推定し、上述したような方法を実現する手段を備える装置としても定義される。
【００１９】
上述した本発明の特徴は、他の特徴と共に、添付図面に関して以下の説明を読むことからより明確に理解されるであろう。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の基礎にある概念は、アップリンクチャネルの推定からダウンリンクチャネルを推定し、可能性として移動端末によって送信される情報を更新する方法を提案することである。
【００２１】
図１は、基地局と移動端末との間の送信チャネルを示す。チャネルは、複数の経路Ｔ1、Ｔ2、…、ＴPからなり、各経路ｉは、複素乗算係数ｃi＝αi・ｅｘｐ（ｊｖi＋ｊψi）によってモデル化することができる、信号Ｓの減衰および位相回転をもたらす。ここで、αiは、経路ｉの係数であり、ｖi＝２πfＬi／ｃは、上記経路における位相回転であり、Ｌiは、経路の長さであり、ｃは光の伝播の速度であり、fは使用される周波数であり、ψiは、入射信号の極性である。
【００２２】
以降、アップリンクチャネルの経路は、ダウンリンクチャネルの経路とまったく同じであると仮定する。そして、基地局によって受信される信号と移動端末によって受信される信号は、それぞれ次のように表される。
【００２３】
【数１】
0003999955.tif 000002
【００２４】
ここで、ＳuおよびＲuは、それぞれ、アップリンクによって送信される信号と受信される信号であり、ＳdおよびＲdは、それぞれ、ダウンリンクによって送信される信号と受信される信号であり、Ｆdおよびfuは、ダウンリンクとアップリンクとでそれぞれ使用される周波数である。アップリンクチャネルおよびダウンリンクチャネルの経路ｉに関連する複素乗算係数は、それぞれｃui＝αi・ｅｘｐ−ｊ（２πfu・Ｌi／ｃ＋ψi）およびｃdi＝αi・ｅｘｐ−ｊ（２πfd・Ｌi／ｃ＋ψi）と示される。
【００２５】
図２は、本発明の第１の実施の形態による基地局受信機を示す。本装置は、アンテナ（２０1）、…、（２０L）、例えばリニアアレイまたはユニフォームサーキュラアレイを備え、各アンテナ出力は、ユーザのシグネチャと異なる経路ｉ＝１、…、Ｐとに適応されたフィルタ（２１1）、…、（２１P）のバッテリによってフィルタリングされる。全く同一の経路ｉに対応するフィルタの出力信号は、チャネルフォーマ（２２1）、…、（２２P）において重み付けされ加算される。チャネルフォーマ（２２i）は、経路ｉ＝１、…、Ｐの到着の方向にビームを形成する。こうするために、それらは、推定器（２３1）、…、（２３P）から、異なる経路の到着の方向の推定値θiを受信する。そして、チャネルフォーマの出力は、レーキ（rake）フィルタ（２９）の組合せ（ＭＲＣ）に与えられる。アップリンクチャネルの異なる経路に関連する複素乗算係数ｃuiの推定は、チャネルフォーマ（２２1）、…、（２２P）から出力信号を受信する経路推定器（２４1）、…、（２４P）によって行われる。乗算係数ｃuiは、例えば、移動端末によって送信されるパイロットシンボルを用いて従来の方法で決定することができる。有利には、乗算係数と到着の方向との推定は、出願人の名義で２０００年８月２９日に出願されたフランス特許出願第０，０１１，１６０号に述べられているように、結合して行われる。係数ｃuiは、微分フィルタ（２５1）、…、（２５P）に送信され、それらの複素共役は、レーキフィルタ（２９）に送信される。微分フィルタ（２５i）は、それぞれ次のように計算する。
【００２６】
【数２】
0003999955.tif 000003
【００２７】
ここで、Δtは、２つの連続する推定値ｃuiの間の時間間隔であり、異なる経路の減衰の係数が時間間隔Δtの間にほとんど変化しないと考えられる場合、式は以下のように近似することができる。
【００２８】
【数３】
0003999955.tif 000004
【００２９】
これらの値は、（２６1）、…、（２６P）により複素係数ｃuiで除算され、その後（２６’1）、…、（２６’P）によって係数fd／fuが乗算され、積分器（２７1）、…、（２７P）に送信される。これら積分器は、以下の計算を行う。
【００３０】
【数４】
0003999955.tif 000005
【００３１】
ここで、ηi（ｔ）は、乗算器（２６i）の出力であり、ｃdi（０）は、移動端末によって送信されるＰ個の初期値である。積分化によるいかなる差異も避けるために、ｃdi値の推定は、移動端末により規則的な間隔で行われ送信され、積分器（２７i）は、リフレッシュ毎に再初期化される。リフレッシュ周波数は、十分であるがアップリンクにおいて過度に高い伝送速度をもたらすほどではないように選択される。これにより、以下のようになる。
【００３２】
【数５】
0003999955.tif 000006
【００３３】
値ｃdiは、位相事前補正およびチャネル形成モジュール（２８）に送信される。このモジュールは、ダウンリンクチャネルにより送信される信号Ｓdから、位相事前補正された信号ｃd*i・Ｓdを計算する。そして、各事前補正された信号ｃd*i・Ｓdは、対応する入射経路の方向θiに送信ビームを形成するように、アンテナ係数によって重み付けされる。ダウンリンクチャネルの経路がアップリンクチャネルの経路と同じであると仮定した場合、事前補正された信号は、移動端末に同じ位相で到着し、それにより受信時の信号対雑音比が向上する。
【００３４】
図３は、本発明の第２の実施の形態による基地局受信機を示す。本装置は、アンテナ（３０1）、…、（３０L）のアレイと、例えばリニアネットワークに対し、等分散（equidistributed）方向θk＝ｋ・π／Ｎ、ｋ＝０、…、Ｎ−１に、基地局によってサービスされるゾーンを角でサンプリングするＮ方向にビームを形成するチャネルフォーマ（３２）と、を備える。アップリンクチャネルは、Ｎ成分（−）Ｃu＝（ｃu0、ｃu1、…、ｃuN-1）Tのベクトルによってモデル化することができる。（なお、（−）Ｃuは、Ｃuのオーバーラインを表す。）ここで、チャネルが方向θkに長さＬkの経路を有する場合は、ｃuk＝αk・ｅｘｐ−ｊ（２πfu・Ｌk／ｃ＋ψk）であり、そうでない場合はｃuk＝０である。同様に、ダウンリンクチャネルは、ベクトル（−）Ｃd＝（ｃd0、ｃd1、…、ｃdN-1）Tによってモデル化することができる。ここで、同じきまりで、ｃdk＝αk・ｅｘｐ−ｊ（２πfd・Ｌk／ｃ＋ψk）およびｃdk＝０である。チャネルフォーマ（３２）のＮ個の出力は、ベクトル（−）Ｃuの成分を推定するチャネル推定モジュール（３４）に供給される。そして、このベクトルの成分は、２つの連続する推定を分離する時間間隔Δtの間にベクトル（−）Ｃuの変化を評価する微分フィルタ（３５）に送信される。このベクトルの変化は、（−）ΔＣu＝（Δｃu0、Δｃu1、…、ΔｃuN-1）Tと書くことができる。ここで、（３４）において行われたものと同じ仮定で、Δｃuk＝−ｊ・（２πfuＬk／ｃ）・ｃuk．（∂Ｌk／∂t）Δtである。そして、ベクトル（−）Δｃuは、マトリクスＭ＝Ｄｉａｇ（fd／fu・１／ｃuk）により（３６）において乗算される。得られたベクトル（−）Δｃdは、ｃdk（ｔ＋Δｔ）＝ｃdk（ｔ）（１＋ηk（ｔ）・Δｔ）により、ベクトル（−）Ｃdの成分ｃdkの計算を実行する積分器（３７）に送信される。積分器は、非ゼロ成分が、移動端末によって経路方向θkに供給される推定値ｃdkである、リフレッシュベクトル（−）Ｃd（０）で定期的に再初期化される。そして、共役成分ｃd*kのベクトル（−）Ｃd*は、方向θkに位相事前補正およびチャネル形成モジュールに送信される。先の実施の形態と同様な方法で、このモジュールは、ダウンリンクチャネルによって送信される信号Ｓdから、位相事前補正された信号ｃd*k・Ｓdを計算する。そして、各事前補正された信号ｃd*k・Ｓdは、方向θkに送信ビームを形成するように、アンテナ係数によって重み付けされる。
【００３５】
上述した装置は、簡単にするために機能モジュールの形態で説明した。しかしながら、この目的でプログラムされるプロセッサによるか、または複数の専用プロセッサにより、種々の機能を実行することができる、ということは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  基地局と移動端末との間の送信チャネルを概略的に示す。
【図２】  本発明の第１の実施の形態を概略的に示す。
【図３】  本発明の第２の実施の形態を概略的に示す。
【符号の説明】
２０1、・・・、２０L  アンテナ、２１1、・・・、２１P  フィルタ、２２1、・・・、２２P  チャネルフォーマ、２３1、・・・、２３P  推定器、２４1、・・・、２４P  経路推定器、２５1、・・・、２５P  微分フィルタ、２６1、・・・、２６P  除算器、２６’1、・・・、２６’P  乗算器、２７1、・・・、２７P  積分器、２８  位相事前補正およびチャネル形成モジュール、２９  レーキフィルタ、３０1、・・・、３０L  アンテナ、３２  チャネルフォーマ、３４チャネル推定モジュール、３５  微分フィルタ、３６  乗算器、３７  積分器。
【図１】
0003999955.tif 000007
【図２】
0003999955.tif 000008
【図３】
0003999955.tif 000009