(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の変調スキームに従って遠距離通信システムでの送信のためのデータストリームに作用させるパルス関数の周波数と振幅との関係を定義する方法であって、
所望のコストパラメータを定義することと、
所望のコストパラメータによって前記パルス関数の振幅と周波数との関係を定義することとを含み、
前記関係は、前記コストパラメータの各々が所定のバランスとなるまで、前記パルス関数が修正されて各前記コストパラメータが決定される繰り返し処理において関係付けられることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
前記各コストパラメータを加重するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法において、
前記コストパラメータ間の適切なバランスが、それぞれのコストとそれぞれの加重を最適化することにより達成されることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法において、
最適化がオプティマイザコンピュータプログラムを利用して行われることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか一項に記載の方法において、
前記コストパラメータが、電力効率、周波数利用率、ビット誤り率、ＡＦＣ、ナイキストおよびエネルギーなどの一つまたはそれ以上のグループから選択されることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れかに記載の方法が定義する関係に従って成形されたパルス関数によりデータストリームを変換するパルス関数発生器。
【請求項７】
遠距離通信システムにおいて送信用の信号を提供する変調器において、
請求項６のパルス関数発生器に従ってデータストリームを成形する手段を備えることを特徴とする変調器。
【請求項８】
請求項７に記載の変調器において、
前記成形手段がフィルタを備えることを特徴とする変調器。
【請求項９】
請求項７に記載の変調器において、
前記成形手段が照合テーブルを備えることを特徴とする変調器。
【請求項１０】
請求項７乃至９の何れか一項に従った変調器と、復調器とを備える通信装置用のトランシーバ。
【請求項１１】
請求項１０に記載のトランシーバを備える通信システムにおいて動作可能な通信装置。
【請求項１２】
チャネルが所定の変調スキームに従った周波数とタイムスロットとの組合わせであるＴＤＭＡ遠距離通信システムにおける送信用の信号を提供する変調器であって、
データストリームが搬送波信号による変調に先立って、請求項６のパルス発生器により成形されることを特徴とする変調器。
【請求項１３】
所定の変調スキームに従ったＣＤＭＡ遠距離通信システムにおける送信用の信号を提供する変調器であって、
データストリームが搬送波信号による変調に先立って、請求項６のパルス発生器により成形されることを特徴とする変調器。
【請求項１４】
請求項１２または請求項１３に記載の変調器において、
変調スキームがＭＳＫである変調器。
【請求項１５】
請求項１２または請求項１３に記載の変調器において、
変調スキームがＭＳＫである変調器。
【請求項１６】
チャネルが周波数とタイムスロットとの組合わせであるＴＤＭＡ遠距離通信システムの第一モード、ならびにＣＤＭＡ遠距離通信システムの第二モードで動作可能なデュアルモード通信装置であって、
第一、第二の両方の動作モードで所定の変調スキームに従って搬送波信号によりデータストリームを変調する変調器と、無線電話の動作モードに従ったそれぞれのパルス関数によるデータストリームの成形に用いるパルス関数発生器とを備えることを特徴とする装置。
【請求項１７】
コストパラメータの第一セットが望まれる時は第一モードで、コストパラメータの第二セットが望まれる時には第二モードで動作可能なデュアルモード通信装置であって、無線電話が、
望まれるコストパラメータの第一セットにより成形されるパルス関数に従ってデータストリームを変換するための第一パルス関数発生器と、
望まれるコストパラメータの第二セットにより成形されるパルス関数に従ってデータストリームを変換するための第二パルス関数発生器と、
電話の動作モードに従ってパルス関数発生器を選択する手段とを備え、
パルス関数のうち少なくとも一つは請求項１乃至５の何れかに記載の方法により定義される関係に従って成形されることを特徴とする装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の通信装置であって、
第一モードでは第一データレート、第二モードでは第二データレートで動作可能であることを特徴とする装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の通信装置において、
第一データレートが音声アプリケーションに対応し、第二データレートがデータアプリケーションに対応することを特徴とする装置。
【請求項２０】
請求項１７乃至２０の何れかに記載の通信装置において、
ＴＤＭＡ遠距離通信システムにおいて動作可能なことを特徴とする装置。
【請求項２１】
請求項１７乃至１９の何れかに記載の通信装置において、
第一パルス関数発生器がガウス形状のパルスを生成することを特徴とする装置。
【請求項２２】
コストパラメータの第一セットが望まれる時は第一モードで、コストパラメータの第二セットが望まれる時は第二モードで動作可能なデュアルモード通信装置であって、無線電話が、
第一および第二の両動作モードで所定の変調スキームに従って搬送波によりデータストリームを変調する変調器と、
望まれるコストパラメータの第一セットにより成形されるパルス関数に従ってデータストリームを成形するための第一パルス関数発生器と、
望まれるコストパラメータの第二セットにより成形されるパルス関数に従ってデータストリームを成形するための第二パルス関数発生器と、
電話の動作モードに従ってパルス関数発生器を選択する手段とを備えることを特徴とする装置。
【請求項２３】
通信システム用の変調スキームを選択する方法であって、
請求項１乃至６の何れかに記載の方法に従った第一変調スキームのためのパルス関数を定義することと、
同じ望まれるコストパラメータに用いる第二の変調スキームのためのパルス関数を定義することと、
各スキームについて結果として得られるコストパラメータを決定することと、
望まれるパラメータを条件として、結果として良好なコストパラメータが得られる変調スキームを選択することとを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野及び背景技術】
デジタル無線電話では、データの連続的なビットストリームは無線で送信される。ビットストリームは、搬送波の変調に利用される。ビットストリームが送る送信データに用いる変調スキームは数種類ある。たとえば、ＧＳＭでは、利用される変調スキームはガウス型最小変調（ＧＭＳＫ）であるが、ＣＤＭＡシステムでは、利用される変調技術はＱＰＳＫである。
ＧＭＳＫは、連続したビットストリームを搬送波の位相の移動に変換する位相変調である。変調の機能は、入ってくる連続したビットストリームを、送信機の搬送波を変調するアナログ信号に変換することである。ＧＭＳＫでは、出力される位相の移動をフィルタ処理する。ガウス関数がフィルターとして働き、デジタルパルスの鋭い端部を取り除く。このフィルター処理を行わないと、信号の送信に必要な帯域幅は、ずっと大きくなってしまう。ガウスフィルターを使った場合でも、ＧＳＭシステムは、スペクトルから見て効率が悪いことが認められている。しかし、ＧＭＳＫ変調を使えば、電力効率のよい一定の振幅の信号が得られる。
【０００２】
既存のＣＤＭＡシステムでは、別の位相変調技術であるＱＰＳＫを選ぶことにより、ビットレートを高くしている。ＱＰＳＫでは直交信号が送信され、ＭＳＫ変調に比べてデータレートが２倍になる。ＱＰＳＫ変調では、出力される位相の移動をナイキストフィルタで処理する。これによりルートレイズ型のコサイン形状のパルスが得られて周波数利用率が上がり、また、シンボル間の干渉が解消されてビット誤り率が下がる。ルートレイズドコサインパルス成形を伴うＱＰＳＫでは、データレートを高くし、ＢＥＲを抑えることができ、スペクトルの面では効率が高くなるが、電力については効率が悪い。
【０００３】
ＧＳＭシステムおよび既存のＣＤＭＡシステムは、発想時点で適切と思われたユーザ需要に合わせて設計された。現在は、第三世代のシステムに用いるスキームが計画されており、２１世紀にもユーザ需要に対応しなければならない遠距離通信システムにおいて望ましい判断基準が考察されている。
第三世代システムにおいては、電力効率をバッテリー駆動端末で容認できるレベル以下に下げることなく、音声からデータアプリケーションへの遠距離通信産業の拡大が続けられるくらいに、データレートが高いことが重要になるであろう。既存の変調スキームには、ビット誤り率や電力効率を容認できない程度にまで犠牲にすることなく、必要な無数のデータアプリケーションをサポートできるデータレートを実現できるものはない。
【０００４】
【発明の開示】
本発明のある態様によれば、所定の変調スキームに従い、遠距離通信システムにおいて送信用のデータストリームに作用を及ぼすパルス関数の、周波数と振幅との関係を定義する方法が提供される。この方法は望まれるコストパラメータの定義と、望まれるコストパラメータによる周波数範囲についてのパルス関数の振幅の定義とを含む。
本発明の別の態様によれば、定義されたパルス関数は、パルス関数発生器により生成される。
【０００５】
本発明のさらに別の態様によれば、定義されたパルス関数に従ってデータストリームを成形する手段を備える変調器が提供される。
本発明のさらに別の態様によれば、ＭＳＫやＱＰＳＫなどの変調スキームに従ってＣＤＭＡ遠距離通信システムでの送信用の信号を提供する変調器が提供され、ここで、データストリームは、搬送波信号での変調に先立って、本発明のパルス発生器により成形される。
本発明のさらに別の態様によれば、チャネルが周波数とタイムスロットの組合わせであるＴＤＭＡ遠距離通信システム用の第一モード、ならびにＣＤＭＡ遠距離通信システム用の第二モードで動作可能なデュアルモード通信装置であって、第一、第二の両方の遠距離通信システムの動作に共通な、所定の変調スキームに従って搬送波信号によりデータストリームを変調し、また、無線電話の動作モードに従ったデータストリームの成形に用いるそれぞれのパルス関数発生器に対応して動作可能な変調器を備えた装置が提供される。
【０００６】
本発明のさらに別の態様によれば、コストパラメータの第一セットが望まれる時は第一モードで、コストパラメータの第二セットが望まれる時は第二モードで動作可能なデュアルモード通信装置であって、無線電話が、望まれるコストパラメータの第一セットにより成形されるパルス関数に従ってデータストリームを変換するための第一パルス関数発生器と、望まれるコストパラメータの第二セットにより成形されるパルス関数に従ってデータストリームを変換するための第二パルス関数発生器と、電話の動作モードに従ってパルス関数発生器を選択する手段とを備え、パルス関数のうち少なくとも一つは定義済みのものである装置が提供される。
【０００７】
本発明の別の態様によれば、コストパラメータの第一セットが望まれる時は第一モードで、コストパラメータの第二セットが望まれる時は第二モードで動作可能なデュアルモード通信装置であって、無線電話が、第一モード、第二モードの両方の動作において、所定の変調スキームに従って搬送波信号によりデータストリームを変調する変調器と、望まれるコストパラメータの第一セットにより成形されるパルス関数に従ってデータストリームを成形するための第一パルス関数発生器と、望まれるコストパラメータの第二セットにより成形されるパルス関数に従ってデータストリームを成形するための第二パルス関数発生器と、電話の動作モードに従ってパルス関数発生器を選択する手段とを備える装置が提供される。
【０００８】
本発明のさらに別の態様によれば、通信システム用の変調スキームの選択方法であって、望まれるコストパラメータ用の第一変調スキームのためにパルス関数を定義することと、同じ望まれるコストパラメータ用の第二変調スキームのためにパルス関数を定義することと、各スキームについて結果としてのコストパラメータを決定することと、望まれるパラメータを条件として、結果として良好なコストパラメータが得られる変調スキームを選択することとを含む方法が提供される。
従来技術の変調スキームでは、データストリームの成形に用いるパルス関数の間には、予め定義した数学的関係があった。
【０００９】
たとえば、
ＱＰＳＫ変調を用いているＣＤＭＡシステム、ならびにＤＱＰＳＫ変調を用いているＰＤＣおよびＮＡＤＣシステムの場合は以下のようになる。
ルートレイズドコサイン
【数１】
0004127349.tif 000002
【００１０】
ＭＳＫ変調スキームを用いているＧＳＭの場合は以下の通りである。
ガウス
【数２】
0004127349.tif 000003
【００１１】
従来の予め定義した数学的関係に従ったパルス形状では、あるエネルギーレベルに対して変化させられるパラメータは一つだけだった。ガウスパルスの場合は、パルスの分布を変え、振幅を犠牲にして帯域幅を修正できる「シグマ」である。ルートレイズドコサインの場合、変数は「アルファ」で、コサインの末端が始まる位置の周波数を変化させる。これは帯域幅に影響し、結果的に電力効率に影響する。コストパラメータ間の関係はよく定義されており、一方が改善すれば他方が決まった形で減退するようになっている。コストパラメータを両方とも改善する余地はない。
【００１２】
所定の数学的関数に関して単独の変数を変動させることにより得られるトレードオフには厳しい制限が課されているため、各変調スキームに最適なパルス形状はきわめて明確である。システム設計者は、強さと弱さがいずれの変調スキームに基づいているかを決定し、適切なパルス形状を選択する。数学的関数の単独の変数は、コストパラメータ間の定義された関係において容認できるバランスが得られるように設定してある。
本発明において、パルス成形については、予め決まっている数学的な関係はない。パルスの形状は、望まれるコストパラメータに合わせて定義される。多くのコストパラメータが互いにバランスをとることができる、新しいパルス形状を自由に選択することができる。二つのパラメータの間のトレードオフ関係は、もはやそんなに制限的なものとしては定義されない。これにより、興味深い可能性が多数出てくる。
【００１３】
本発明において、ＭＳＫでのパルス形状は、ガウス形状である必要はない。この特定のパルス形状により、電力効率については性能が最適化されるのだが、周波数利用率については最適ではない。周波数領域においてガウス形状から離れることにより、ＢＥＲ、電力効率および帯域幅のバランスが変わる。ＱＰＳＫ変調においてルートレイズドコサインパルス形状から離れた場合の結果についても同様である。
ＭＳＫシステムでもＱＰＳＫシステムでも、パルスは、ガウスまたはルートレイズドコサインなどのある形状のパルスのパラメータだけが修正される場合、既存のトレードオフに左右されるというよりは、コスト関数（ＢＥＲ、帯域幅、電力効率、ＡＦＣなど）の間に望ましいバランスを生じるような形状にすることができる。コスト関数は正の関数であり、システムの運用が改善されればされるほど小さくなる。
【００１４】
シミュレーションをしてみると、ＭＳＫ変調に用いるパルス形状で実験することにより、ＧＳＭシステムの周波数利用率を、容認できる電力効率を維持しながら強化できることがわかる。これにより、既存のチャネルの分割によって、既存の周波数帯を使ってデータレートを改善するように、既存のＧＳＭシステムを強化することができる。チャネルとは、周波数帯とタイムスロットの組合わせである。
本発明では、変調スキームにおけるパルス形状を使って、スキームのコスト関数（パラメータ）を変えられることを示唆している。これは多くの方法で利用できる。これにより、新しいパルス形状を用いて既存の変調スキームを改めて考察し、現在、従来のパルス形状で可能であるよりも良い性能を得ることができる。特定の変調スキーム間にある強い結びつきをなくし、現在の問題点、たとえばＭＳＫではスペクトルの非効率、ＱＰＳＫでは電力の非効率をなくすことにより、特定システムのための変調スキームを別の原理に基づいて選択することができる。
【００１５】
例えば、必要なコスト関数、すなわち、（ＣＤＭＡ基準）に適合するために、適当なパルス波形により、ＭＳＫ変調スキームを使用してＣＤＭＡを実行することにより、一つの変調器を使用して、デュアルモードＧＳＭ  ＣＤＭＡ端末を構成することができる。コスト関数（必要なパラメータ）も変化することができるように、各システムのパルス波形も、相互に異なっている場合がある。
本発明を使用すれば、現在のシステムが抱える問題を軽減することもできる。現在のＧＳＭシステムの重大な問題は、データの使用者の数が増大すると、利用できるチャネルのますます多くの部分がこれらユーザにより占有されてしまうという問題である。何故なら、データ送信速度が、予想にマッチさせなければならない場合には、データを送信するのに一つ以上のチャネルが必要になるからである。データ速度要件が満たされた場合には、データユーザの占める割合が増大するので、システムの容量が減少する。ＧＳＭが動作を停止しないで、引続き、音声ユーザおよびデータユーザの両方をサポートしなければならない場合には、稼働できるチャネルの数を増大しなければならない。
【００１６】
稼働できるチャネルの数の上記増大は、関連コスト関数、すなわち、帯域幅またはビット誤り率を低減するために、ＭＳＫ変調スキームのパルス波形を修正することにより達成することができる。
現在のチャネルで、より高速なデータ速度をサポートするためには、一つ以上のフレームを一つのタイムスロットにより送信できるように、一つのチャネルを時間的に分割することができる。別の方法としては、現在の（もっと広い）周波数帯により、一つ以上の周波数帯を送信することができるようにするために、チャネルの周波数を分割することができる。その後で、データユーザは、システムの容量を低減させないで、システムにより割り当てられた一つのチャネルの、「サブチャネル」を使用することにより、より速い速度でデータを送信することができる。サブチャネルを使用しないで、データ速度を増大できる唯一の方法は、データを送信するために一つ以上のチャネルを使用する方法である。使用するチャネルが一本増加する度に、音声送信およびデータ送信の両方が使用することができるチャネルの数はそれに応じて少なくなる。
【００１７】
ＧＳＭインフラストラクチャ（例えば、ソフトウェア）を最小限度変更するだけで、二つのタイプのユーザ、速いデータ速度および遅いデータ速度が、同じシステム内に共存することができる。その内部で半速のチャネル（この場合、一つ置きのフレームの一つのフレームだけが、一つのサブチャネル専用になる）が、遅いデータ速度を使用するユーザのために使用される、提案の半速ＧＳＭを使用することができる。従って、この装置を使用すれば、ＧＳＭを速いデータ速度のシステムとして有用なものに改善し、その実用的な寿命を延ばすことができる。ＧＳＭにおいては、８のタイムスロットと１７５の周波数帯が使用されている。各チャネルを二つに分割することにより、現在のチャネル上に、二倍までのユーザを収容することができる。このことは、システムの将来のデータユーザの容量に有意な影響を与える。
【００１８】
また、ＣＤＭＡシステムでＭＳＫ変調を使用することにより、パルス成形により、ＱＰＳＫ変調スキームのコスト関数を最適化することができる。そうすることにより、電力効率を増大することができ、その場合、恐らく、ＢＥＲが幾分増大し、スペクトル効率が幾分低下するものと思われる。従来のルートレイズドコサインパルス、およびガウシアンパルスによる束縛を受けないで、パルス波形を自由に選択することができるので、これらの変調スキームのいづれかのコスト関数を必要なパラメータに適合するように最適化することができる。そうすることにより、最適化計算の際の一組の加重コストと見なされる必要なパラメータを持つ、第三世代のシステム、または改善した第一世代のシステムの設計をますます自由に行うことができる。
実験により、任意の変調スキームの最適化を試験的に行うことができ、所定のコスト関数に対する「最善の」最適化を決定するために、結果を検討することができる。
【００１９】
【好ましい発明の実施の形態】
添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明するが、これは単に例示としてのものに過ぎない。
本発明の実施形態による、コスト関数によってパルス関数を適応的に形成する方法を以下に述べる。
上述の通り、これまで、遠距離通信システムの変調器での利用に関しては、ガウスおよびルートレイズドコサインパルスだけしか考慮されてこなかった。ローランは、ガウスパルスはＡＭパルス（Ｃ0，Ｃ1等）の重ね合わせで近似できると示唆した。これらパルスは、コサインおよびサインの関数であるパルスの固定した族をなしている。本発明においてはまったく異なる方法を取った。これについて以下に概略を述べる。
【００２０】
パルスは成分の重ねあわせにより近似できるというローランの定理は実行されてきた。しかし、固定した関数成分に基づく既存のガウスパルスの近似にこの定理を利用する代わりに、ローランの重ねあわせ拡大は、特定の通信システムで必要とされる判定基準に適合する、パルス形状の確認の根拠として利用されてきた。これは以下のように行うことができる。
まず、ローランの重ね合わせ拡大での固定関数成分を、それぞれ未知のパルス成分を現す一つまたはそれ以上の関数に置き換える。次に、コスト関数を検討する（例えば、ＢＥＲ、帯域幅、振幅、ＡＦＣ）。つまり、特定のシステムが必要とする数値からの誤りを考慮する。コスト関数の加重を加減して、結果を調整することができる。このあと、各関数の数値を、たとえばオプティマイザを使って決定する。これによりこうしたコスト関数が最小になり、こうして指定されたシステム条件に適合するパルス形状が得られる。
【００２１】
関数は２種用いるのが好ましい。これにより、関数が１種だけの時よりも適切なパルス形状が得られる。
さらに具体的には、この方法は以下のように実行することができる。
【００２２】
最初に、ローランの式を考察する。ローランの式によれば、下記のようになる。
【数３】
0004127349.tif 000004
【００２３】
この場合、Ｓ（ｔ）は、時間ｔにおける信号である。
【数４】
0004127349.tif 000005
【００２４】
ローランのパルス、Ｃk，n’を使用する代わりに、まだ未知であるが、必要な誤差関数要件により、適当な数値を決定したい、別のパルス、ＰＵＬＳＥ、ＫK，nを使用することにする。
【００２５】
これを式１に代入すると、下記式が得られる。
【数５】
0004127349.tif 000006
ここで、Ｊ＝√−１である。
【００２６】
すでに説明したように、ＰＵＬＳＥはまだ未知であるが、この実施形態の場合には、ゼロではなく、最大長さは８である。
この実施形態の場合には、Ｓを構成するのに、ＰＵＬＳＥ［０］とＰＵＬＳＥ［１］を使用することにする。それ故、Ｍ＝２である。Ｍ＝２に対して式（２）を展開して、関数、Ａｋにビットストリーム、∝1，∝2．．．を代入すると、下記式が得られる。
【数６】
0004127349.tif 000007
【００２７】
∝は一つのビットを表わしているので、＋１か−１である。それ故、式（３）の各項は、（パルス関数た実数であると仮定した場合に）、実数または虚数として識別することができる。
【００２８】
例えば、上記式の第一の項を取り上げると、下記のようになる。
【数７】
0004127349.tif 000008
【００２９】
それ故、この式の絶対値は、ビット（∝s）の関数として計算することができる。決定しなければならないことは、時間、Ｎにどんな∝が送信されたかということである。（理想的なシステムの場合には、これは、ベースバンドのところで受信したシステムである。）
（例えば、簡単な受信機の場合には）、式（３）により、ビット、∝N-4は、それ自身の上のように、時間（Ｎ＋４）Ｔに送信されと推理することができる。それは虚数であり、干渉する（すなわち、他の虚数の）パルスを考慮に入れなければならない。この式の実数の項は、パルスの干渉項および絶対値の両方に対して、完全に無視することができる。
【００３０】
干渉は最小にしなければならない。例えば、ＢＥＲ性能は、すべての他の項の絶対値と比較した場合に、時間、（Ｎ＋４）Ｔのところでの項、Ｐｕｌｓｅ［０］を大きくすることにより改善することができる。
それ故、∝シーケンスが下記のようなシーケンスである場合には、
【数８】
0004127349.tif 000009
【００３１】
時間ΔＴにおけるパルスの絶対値を未知のパルスの項で計算することができる。時間ΔＴの時の干渉項の絶対値も、未知のパルスの項で計算することができる。この計算は、∝Nから∝7に対する１、−１の可能な各組合せに対して（すなわち、すべての２8＝２５６の可能性）に対して行われる。各可能な組合せに対して、干渉項および絶対値の両方に対する式が入手される。
この実施形態の場合には、上記パルスは、電力、ＢＥＲ、ＡＦＣおよび帯域幅に関するある基準に適合するために必要である。それ故、これらに対する誤差関数が決定される。
【００３２】
８の過度サンプリングの場合には、ΔＴの数値を下記のようにすることができる。
【数９】
0004127349.tif 000010
【００３３】
もちろん、過度サンプリング速度は、必要なパルスサンプリングのレベルにより変更することができる。
上記各数値を考慮に入れて、ΔＴに対する振幅およびＢＥＲコストが計算される。それぞれに対する全コストは、可能なシーケンスについて入手した全部で８の式に追加される。
＜コスト（誤差）関数＞
（ｉ）振幅誤差関数
一定の振幅が１である場合には、振幅の誤差は、下記式により求めることができる。
｛絶対値2−１2｝2
（ii）ＢＥＲ誤差関数
【００３４】
この関数を計算するには、ノイズの量を決定しなければならない。このノイズの量は、下記式により求められる。
｛干渉領域の絶対値｝2
（iii）エネルギー誤差関数
必要なエネルギー−サンプル点の平方の合計
（iv）帯域幅誤差関数
パルスの帯域幅を推定するために、（この段階においてはまだ未知である）パルス関数の導関数が必要である。この導関数は、二つの隣接するパルス値の間の差として近似することができる。パルスの帯域幅は、下記式により求められる。
合計｛サンプル点における導関数｝2
【００３５】
上記のパルスの帯域幅は、下記のように決定することができる。
パルス幅を８Ｔと仮定し、パルスを８で過度サンプリングした。
ローランによれば、
Ｐｕｌｓｅ［０］［ｔ］は、０≦ｔ≦９Ｔに対してゼロではない。
Ｐｕｌｓｅ［１］［ｔ］は、０≦ｔ≦７Ｔに対してゼロではない。
【００３６】
未知のパルスは、下記式により表わされる。
ｍ＝０，１，２．．．８、ｎ＝０，１，２．．．７に対して、
Ｐｕｌｓｅ［０］［ｍＴ＋ｎＴ／８］
【数１０】
0004127349.tif 000011
【００３７】
便宜上、下記のように表示する。
Ｐｕｌｓｅ［０］［ｍＴ＋ｎＴ／８］は、Ｘ0，m・8+nで表わす。
Ｐｕｌｓｅ［０］［ｍＴ＋ｎＴ／８］は、Ｘ1，m・8+nで表わす。
例えば、
Ｐｕｌｓｅ［０］［２Ｔ＋３Ｔ／８］＝Ｘ0，19
Ｐｕｌｓｅ［１］［２Ｔ＋３Ｔ／８］＝Ｘ1，19
隣接する二つの点は、隣接する数字を持ち、一組の未知数は、下記のように表わされる。
Ｘ0，i（ｉ＝０，１，２．．．７１）
および
Ｘ1，i（ｉ＝０，１，２．．．５５）
【００３８】
従って、Ｐｕｌｓｅ［０］の大凡の帯域幅は、下記式により表わされる。
Ｐｕｌｓｅ［０］：Ｓｕｍ（Ｘ0，i+1−Ｘ0，i）2／（Ｔ／８）（ｉ＝０〜７０）            （ａ）
この実施形態の場合には、第二の構成部品の帯域幅を決定する必要があり、その後で、Ｐｕｌｓｅ［１］に対する類似の式を決定する必要がある。この決定は下記式により行われる。
Ｐｕｌｓｅ［１］：Ｓｕｍ（Ｘ0，i+1−Ｘ0，i）2／（Ｔ／８）（ｉ＝０〜５４）            （ｂ）
二つの構成部品からなるパルスの全帯域幅＝（ａ）＋（ｂ）
【００３９】
（例えば、電力に対しては０．３、ＢＥＲに対しては０．３、帯域幅に対しては０．４、または、システムが、例えば、帯域幅だけを必要とする場合には、電力およびＢＥＲに対しては０、帯域幅に対して１というように）、上記誤差関数を加重することによりパルスをシステム要件に基づいて特に設計することができる。問題がある場合には、もっと多くの加重を追加することができる。唯一の制約は、全加重は＋１に等しくなければならないという制限である。
全誤差関数は、未知数、すなわち、Ｘ0，i（ｉ＝０〜７１）、およびＸi，j（ｉ＝０〜５５）により表わされる。未知数に対する適当な数値を決定し、それによりパルス波形を推定するために、例えば、従来の在庫最適化装置により、式の最小化が行われる。
【００４０】
（例えば、上記の方法により）必要なコストパラメータにより定義されたパルス関数の実行について以下に説明する。
図１は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）送信機を示している。ＣＤＭＡは従来、専用物理データチャネル（ＤＰＤＣＨ）と専用物理制御チャネル（ＤＰＣＣＨ）を備えるフレームで構成される。送信するビットシーケンス１０１が送信機のフレームビルダ１０２に入力されると、送信機はビットをフレームの適切な部分に（すなわちＤＰＤＣＨに）入れる。
ビットストリームは次に、ゴールドコードエンコーダによりスペクトルに広げられる。このゴールドコードエンコーダ１０３は以下のように動作する。
ビットストリームが、｛Ｃ0、Ｃ1．．．．ＣN-1｝で、
フレームシーケンスが、Ｃ｛ｆ0ｆ1．．．ｆM-1｝である（すなわち、シンボルビットＭ個）なら、
ゴールドコードエンコーダ１０３の出力は、下記の要素を備えるＮｘＭ項のシーケンスである。
【００４１】
【数１１】
0004127349.tif 000012
故に、変調するチップはＭＮ個である。
【００４２】
変調器１０４はゴールドコードエンコーダ１０３が出力したＭＮ個のチップを変調して搬送波に乗せる。搬送波はクロック１０５により出力される。モジュレータ１０４はＩＳ９５など、ＣＤＭＡシステムで一般に用いられるＱＰＳＫ変調器でよい。しかし、本実施形態においては、変調器は、ＭＳＫ変調で用いられるような、連続位相変調器とすることが望ましい。変調器１０４により出力される信号の帯域幅は、照合テーブル１０５の構成に用いるパルスのスペクトルに直接関係する。従来、ＣＤＭＡでは、この照合テーブルはルートレイズドコサインを定義するデータを含んでいた。しかし、本発明のこの実施形態では、上に説明したように、照合テーブルは、コスト（誤り）関数に基づいて形状を最適化したパルスを定義している。変調器１０４の出力は、デジタル−アナログ変換器１０７に入力される。するとアナログ信号は、再構成フィルタ１０８により再構成される。再構成フィルタは、標準的にはなんらかのスペクトル成形を行うスイッチキャパシタフィルタと、主に残りの成形を扱うＲＦフィルタネットワークなどのアナログフィルタとを備える。信号は、一旦再構成されると、電力増幅器１０９に入力され、ここで増幅されて、アンテナ１１０により送信される。
【００４３】
図２は、ＧＳＭ送信機を示している。ＧＳＭは従来、図３に示すフレーム構造から成っていた。送信するビットシーケンス２０１は、送信機のフレームビルダ１０２に入力され、フレームビルダ１０２が、ＴＤＭＡフレームのタイムスロット内にあるバーストの適切な部分にビットを入れる。このあと、ビットストリームは変調器２０４に送られる。従来、この変調器はＧＭＳＫ変調器であった。しかし、この好適な実施形態においては、信号をガウスフィルタに通すことはしない。その代わり、照合テーブル２０６が、上に説明したように誤り関数に基づいて形状を最適化したパルス関数を定義する。照合テーブルは２Ｔに１秒あたりのサンプル数を乗じた数のサンプルを含む。
クロック１０５は、従来通りの搬送波信号を出力する。
【００４４】
変調された信号は、デジタル−アナログ変換器２０７に入力される。このアナログ信号はこの後、再構成フィルタ２０８により再構成される。ＣＤＭＡ送信機の場合と同様、このフィルタは、標準的には、なんらかのスペクトル成形を行うスイッチキャパシタフィルタと、主に残りの成形を扱うＲＣフィルタなどのアナログフィルタとを備える。最後に、信号は電力増幅器１０９により増幅され、アンテナ２１０を介して送信される。
ＧＳＭ（ＥＤＧＥ）をさらに進化させるために、変調スキームを変更してデータレートを３だけ改善することが提案されてきた。本発明では、適切なコスト関数に適合するパルスを設計することにより、データレートを高めることができる。その結果、既存のインフラストラクチャは、周波数または時間の何れかにおいて分割されたチャネルと共に利用することができる。
【００４５】
図４は、このようなシステムで用いることのできる強化ＧＳＭ送信機を示している。この送信機は現在のＧＳＭ送信機に類似しており、本実施形態においては変調器３０４がＭＳＫ変調器となっている。しかし、この強化ＧＳＭ送信機は２個の照合テーブル３０６ａおよび３０６ｂを備えており、これらが、ビットシーケンス３０１に作用する様々なパルス関数を定義している。照合テーブル３０６ａは、毎秒９．６キロビットの現行データレートでの談話に作用を与えられるパルス関数を定義するデータを含む。この照合テーブルのデータは、ガウス曲線に対応することができ、現在、ＧＳＭで用いられているのと同じ変調（すなわち、ＧＭＳＫ）を提供する。しかし、できればこれは、本発明によるパルス関数、たとえばさらに厳重なコスト関数のために最適化されたものを定義するデータを含むことが望ましい。
【００４６】
他方、照合テーブル３０６ｂは、データアプリケーション用のビットシーケンス３０１に作用するパルス関数を定義するデータを含む。このパルス関数は、音声アプリケーションに必要なものの中からの様々なコスト関数に基づいて設計される。データアプリケーションの方が、さらに高度のデータレートを必要とすることが明らかだからである。スイッチ３１１は、変調器と、必要なアプリケーションに用いる適切な照合テーブルとの間を接続する。
既に述べたように、特定の遠距離通信システムについての変調スキームの選択における柔軟性は、変調スキームに結びついた効率、非効率のために制限されてきた。しかし、一定のシステムのコスト関数の要求条件に適合する適切なパルス形状を提供してこうした結びつきを解消することにより、本発明は、柔軟性を高めている。
【００４７】
図５は、デュアルモードＧＳＭ／ＣＤＭＡ送信機を示している。この送信機は、共通変調器４０４を備えている。送信機が２種の照合テーブル４０６ａおよび４０６ｂを具備することにより特定変調スキームのコスト関数の制約が少なくなって、これが可能となっている。これら照合テーブルは、本実施形態では、それぞれ、ＧＳＭおよびＣＤＭＡのコスト関数要求条件に適合するパルス形状を定義している。ここに示す通り、多くの部品をＧＳＭとＣＤＭＡの両方の動作に用いることができ、部品が２個必要なところには、スイッチを備えて、送信機の動作により両者の間を切り替える。たとえば、ＣＤＭＡモードにおいて、ビットシーケンス４０１をゴールドコードエンコーダ４０３で符号化する必要があるとする。そこで、スイッチがこのゴールドコードエンコーダとの間を接続する。一方、ＧＳＭモードでは、変調器に直接接続する。同様に、ＧＳＭモードでパルス形状がＧＳＭ照合テーブル４０６ａにより与えられた場合、スイッチ４１１が接続し、この照合テーブルのデータに従ってビットシーケンスが成形されるようにする。最後に、スイッチ４１２を設けて、送信機が適切な動作モードになるように、電力増幅器をフィルタネットワークに接続する。
【００４８】
図６は、標準的な受信器を示す。受信された信号は、少なくとも１つのＩＦステージ゛５０１を通過して、周波数をベースバンド周波数まで下げ、次に信号をＩ成分とＱ成分に分割して、ミキサ５０２ａおよび５０２ｂ、ならびにローパスフィルタ５０３ａおよび５０３ｂを用いて搬送波を信号から除去する。次に信号はアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器５０４ａおよび５０４ｂにより、アナログ信号からデジタル信号に変換され、復調器ステージ５０５に送られる。このステージで、復調、等化、および復号が行われる。
本発明は、特許を請求する発明に関連するか否か、あるいは取り扱う問題の何れかまたはすべてを軽減するか否かを問わず、ここに明示的にまたは一般化して開示する新規の特徴もしくは特徴の組み合わせを含む。
前記内容に関し、本発明の範囲内で様々な改変が行えることは、当業者には明らかである。
本出願の提出に添付する付録１を、引用によって本明細書の記載に援用する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態によるＣＤＭＡ送信機である。
【図２】  本発明の実施形態によるＧＳＭ送信機である。
【図３】  ＧＳＭのフレーム構造を示す。
【図４】  本発明の実施形態による強化ＧＳＭ送信機である。
【図５】  本発明の実施形態によるデュアルモードＧＳＭ／ＣＤＭＡ送信機である。
【図６】  本発明に従って利用できる受信機である。
【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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