JP2000514992A - 移動通信システムのタイムスイッチング送信ダイバーシチ装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 移動通信システムのタイムスイッチング送信ダイバーシチ装置及び方法を提供する。基地局の送信装置は、２以上の送信アンテナと、これら送信アンテナに対応する数で構成され、各送信アンテナにそれぞれ接続されて順方向リンクに信号を出力する複数のＲＦ送信器と、オーバーラップのない時間周期でスイッチ制御信号を発生する制御器と、直交符号を用いて送信信号を変調する直交変調器と、直交変調器の出力を拡散する拡散器と、拡散器の出力端に設けられ、スイッチ制御信号に基づいて拡散器の出力を対応する送信器へ送るスイッチと、から構成される。また、該送信ダイバーシチの受信装置は、順方向チャネルの受信信号からパイロットチャネル信号を検出して位相及び時間予測値を発生するパイロットチャネル受信器と、基地局の基準時間に同期して周期情報及びスイッチングパターン情報に基づいた選択制御信号を発生する制御器と、パイロットチャネル受信器の出力を入力し、選択制御信号に基づいて位相及び時間予測値を選択出力する選択器と、受信信号を入力し、選択された時間予測位置でトラヒックチャネル信号を検出し、検出されたトラヒックチャネル信号の位相エラーを位相予測値に基づいて訂正して復号するトラヒックチャネル受信器と、から構成される。

Description

【発明の詳細な説明】 移動通信システムのタイムスイッチング送信ダイバーシチ装置及び方法 発明の背景１．発明の属する技術分野 本発明は、移動通信システムでダイバーシチ機能を有する送受信装置及び方法 に関し、特に、タイムスイッチング送信ダイバーシチ(Time Switched Transmiss ion Diversity：ＴＳＴＤ)方式でデータを送受信できる装置及び方法に関する。２．関連技術の説明 一般に、フェージング環境下の移動通信システムの送受信性能は、ダイバーシ チ方式を用いて向上させられる。図１は、移動通信システムで順方向リンク(FOR WARD LINK)及び逆方向リンク(REVERSE LINK)の各々に適用されるダイバーシチ方 式を説明するためのものである。 図１を参照すれば、逆方向リンク上の信号伝送は受信ダイバーシチ方式(Recei ver Diversity)によって行われ、このために基地局には複数個の受信アンテナが 設けられる。一方、順方向リンクにおけるダイバーシチ方式には次の三つがある 。すなわち、(１)多数の送信アンテナを通じて送信信号を伝送するとともに移動 局が一つの受信アンテナでその信号を受信することによって、多数の受信アンテ ナを使うのと同様の効果を得る送信ダイバーシチ(Transmission Diversity)方式 、(２)移動局が多数の受信アンテナを備えている場合に適用される受信ダイバー シチ(Receiver Diversity)方式、(３)前記(１)及び(２)の混合形態である混合ダ イバーシチ(Mixed Diversity)方式、である。 しかし、順方向リンクにおける受信ダイバーシチ方式は、端末機のサイズが小 さいために端末機の受信アンテナ間距離が制限される結果、ダイバーシチ利得(D iversity Gain)が小さいという短所がある。また、このように複数の受信アンテ ナを用いるということは、各アンテナごとに順方向リンク信号受信及び逆方向リ ンク信号送信のためのハードウェア構成を別に備えなければならないということ であり、端末機の寸法・価格面から制限されることになる。この点から、移動通 信システムでは通常、順方向リンクにおいて送信ダイバーシチ方式を用いる。 順方向リンクで送信ダイバーシチ方式を用いる場合、移動通信システムの基地 局(bese station)及び移動局(mobile station)はそれぞれ図２のような送受信メ カニズムを有する。図２において、基地局１００における基底帯域信号処理器(b aseband signal processor)１０３は、順方向リンクを通じて伝送する使用者デ ータ(user data)を基底帯域信号に変換する。この基底帯域信号処理器１０３で はチャネル符号化、インタリービング、直交符号変調、ＰＮ(Pseudo Noise)拡散 機能などが行われる。信号分配器(signal distributor)１０２は、基底帯域信号 処理器１０３からの信号を分配してＮ個の送信アンテナＴＸＡ１〜ＴＸＡＮに出 力する。これにより基地局１００の送信端で、Ｎ個のアンテナを通じた送信ダイ バーシチ機能が実行される。 一方の移動局２００は、基地局１００のＮ個のアンテナから送信される信号を 受信する受信アンテナＲＸＡを有し、これにより受信された信号を処理するため に、Ｎ個の送信アンテナに対応したＮ個の復調器(demodulator)２０１〜２０Ｎ を備える。結合器(combiner)２１１は復調器２０１〜２０Ｎから出力される復調 信号を結合し、復号器及び制御器(decoder&controller)２１３は結合器２１１か ら出力される信号を復号して複合使用者データ(decoded user data)を出力する 。 このシステムによれば、基地局１００から移動局２００へ伝送される使用者デ ータは基底帯域信号処理器１０３で符号化され、信号分配器１０２でＮ個のスト リームに分けられた後、対応する送信アンテナＴＸＡ１〜ＴＸＡＮを通じて送信 される。すると移動局２００は、一つの受信アンテナＲＸＡから受信された信号 を、送信アンテナＴＸＡ１〜ＴＸＡＮの数に相応するＮ個の復調器２０１〜２０ Ｎを用いて復調し、この復調信号を結合することによってダイバーシチ利得を得 るようになっている。 次に、送信ダイバーシチを用いない構造(Non-Transmission Diversity：ＮＴ Ｄ)のＣＤＭＡ移動通信システムの送信端について構成を説明する。 図３において、ＣＲＣ(Cyclic Redundancy Check)付加器(CRC controller)３ １１は、入力される使用者データにつき、伝送中に発生するフレームエラーを検 出 するためのＣＲＣビットを生成して付加し、テールビット付加器(tail bit cont roller)３１３は、チャネル符号器(channel encoder)３１５に印加されるデータ フレームを終端(termination)するためのテールビット(tail bit)を生成して付 加する。その後、データフレームはチャネル符号器３１５でエラー訂正のために 符号化され、該符号化したデータはインタリーバ(interleaver)３１７でインタ リービングされた後、結合器３２３でロングコードシーケンスと排他的論理和（ ＥＸＯＲ）される。このとき用いられるロングコードシーケンスは、ロングコー ド発生器(long code generator)３１９から発生され、デシメータ(decimator)３ ２１によってインタリーバ３１７の出力端における速度と同速度にデシメーショ ンされたものである。結合器３２３から出る符号化データは、信号変換器(signa l mapper)３２５で直交符号変調用に、０は＋１に、１は−１に変換され、この 変換信号がＱＰＳＫ(Quadrature Phase Shift Keying)のために直／並列変換器( S/P converter)３２７でＩチャネル及びＱチャネルの二つのストリームに分離さ れる。この分離されたストリームは乗算器３２９，３３１によって直交変調され 、ＰＮ拡散器(spreader)３３３によってＰＮ拡散される。この拡散信号は低域ろ 波器(Ｌow Pass Filter：ＬＰＦ)３３５，３３７でパルス整形(pulse shaping) のためにフィルタリングされた後、キャリアにローディングされ、最終的に送信 アンテナを通じて送信される。 図３のようなＮＴＤ構造を有する基地局の送信装置から出力される送信信号の 構造は図５の５１１のようになる。この図５は、ＮＴＤ構造を有する送信装置か ら出力される使用者データと、２個のアンテナ(Ｎ＝２)を有する直交送信ダイバ ーシチ(Orthogonal Transmission Diversity：ＯＴＤ)構造を有する送信装置か ら出力される使用者データと、のタイミング特性を示している。すなわち、ＮＴ Ｄ構造のＣＤＭＡ移動通信システムの順方向リンクチャネル性能を向上させるた めに、従来では図４のような構造を有するＯＴＤ構造の送信装置を用いてきた。 このＯＴＤ構造の送信装置では、図５の５１３，５１５のように、１名の使用者 情報が二つ或いはそれ以上のストリームに分離されて相異なる送信アンテナを通 じて送信される。 図４は移動通信システムでＯＴＤ構造を用いる基地局の送信装置の構成を示す 図で、送信アンテナが２個の場合(Ｎ＝２)の例である。なお、以下の説明で用い る符号において、[Ｗ_m−Ｗ_m]は[Ｗ_mＷ_m]を表す。 図４に示すＯＴＤ構造の送信装置は、直／並列変換過程を除いて図３のＮＴＤ 構造の送信装置構成と同じである。このＯＴＤ構造において、信号マッピングさ れたデータは、直／並列変換器４１３，４１５，４１７で送信アンテナ数に相応 するＮ個のストリームに分離され、乗算器４１９，４２１，４２３，４２５でそ れぞれ送信アンテナ間の直交性を維持するために直交変調される。 このように、信号マッピングされたデータを送信アンテナ数該当のＮ個のスト リームに分離した状態でも送信アンテナ間の直交性を維持するためには、直交符 号の拡張が必要である。これは、ハダマード行列拡張(Hadamard matrix extensi on)によって行われる。すなわち、図４のＯＴＤ送信装置のように二つの送信ア ンテナＡ，Ｂが使用される構造の場合、相異なる送信アンテナに割り当てられる 直交符号としては、ＮＴＤ構造の送信装置で用いられてきた長さ２^m個の直交符 号Ｗ_mを[Ｗ_mＷ_m]及び[Ｗ_m−Ｗ_m]に拡張して使用することになる。このような拡 張が必要な理由は、信号マッピングされたデータをＮ個の並列ストリームに変換 するとき、各ストリームの有するデータレートが原データレートに比べて１／Ｎ に減少するので、これを補償するためである。 ＯＴＤ構造を有する送信装置から出力される信号を受信する装置は、使用者デ ータを復調するための信号復調器と、信号復調器で必要とするタイミングと位相 情報を提供するパイロット復調器と、Ｍ個の信号復調器の出力を直列に変換する 並／直列変換器と、を必要とする。 パイロットチャネルは、基地局から移動局へ必要なタイミングと位相情報を提 供するために用いられる。移動局は、まずパイロット復調器を動作させて必要な 情報を確保し、得られた情報に基づいて使用者データを復調する。このようなパ イロットチャネルは各送信アンテナに１ずつ提供しなければならない。 図４のような従来のＯＴＤ構造送信装置に対する受信装置において、パイロッ ト復調器は、受信信号からパイロットチャネルを復調するために、ＰＮ逆拡散、 直交復調を行い、その結果を１周期間積分する。そして、パイロット復調器の内 部に位置するタイム予測器(Time Estimator)と位相予測器(Phase Estimator)が 、 積分値から必要なタイミング及び位相値を予測する。 受信装置の信号復調器は、パイロット復調器から受信したタイミング情報に基 づいて使用者データ信号に対するＰＮ逆拡散を行う。そして、伝送中に発生した 位相エラーは、直交復調の１周期積分によって得られた積分値に位相情報をかけ て補償する。このように位相補償された積分器の出力値は、ソフト判定生成器(S oft Decision Block)によって確立値に変換され、並／直列変換器を通じてデイ ンタリーバ(deinterleaver)に伝達される。 以上の従来型ＯＴＤ移動通信システムは、ＮＴＤシステムに比べて受信性能に 優るが、次のような諸問題を抱えている。 (１)移動局は基地局の送信アンテナ数と同数のパイロット復調器と信号復調器 を備えなければならない。これは、端末機受信端構造の複雑化、高価格化及び消 費電力量増加を招く。 (２)Ｎ個の送信アンテナを用いたＯＴＤシステムでは、使用される直交符号の 長さがＮＴＤシステムの場合に比べてＮ倍に増える。このため、積分区間(Integ ration Interval)が増加し、周波数エラーなどのチャネル環境による受信性能の 劣化を招く。 (３)ＯＴＤで使用可能な送信アンテナの数は２ⁿ倍に制限される。言い換えれ ば、基地局の送信装置で用いられる送信アンテナの数は２，４，８，１６…の形 でしか増加させることができず、これはアンテナアレイなどの応用において制限 事項となる。 発明の開示 本発明の目的は、基地局の送信信号をタイムスイッチングを用いて複数個のア ンテナに分配するＴＳＴＤ装置を提供することにある。 また、本発明の他の目的は、ＴＳＴＤ送信装置から出力される信号を受信でき る受信装置を提供することにある。 あるいは、本発明の他の目的は、直交符号長を変化させることなくＴＳＴＤ機 能を実行できるような移動通信システムの通信装置及び方法を提供することにあ る。 さらに、本発明の他の目的は、ＴＳＴＤ移動通信システムにおいて、送信アン テナの数にかかわらず、使用者データを復調する復調器の数を一つで構成できる 受信装置及び方法を提供することにある。 加えて、本発明の他の目的は、送信アンテナの数を容易に拡張できるＴＳＴＤ 移動通信システムの送信装置及び送信方法を提供することにある。 このような目的のために本発明は、移動通信システムのタイムスイッチング送 信ダイバーシチ(ＴＳＴＤ)装置及び方法を提供する。その基地局の送信装置は、 ２以上の送信アンテナと、これら送信アンテナに対応させた数で設けられ、それ ぞれ対応する送信アンテナへ順方向リンク信号を出力する複数のＲＦ(Radio Fre quency)送信器と、オーバーラップのない時間周期でスイッチ制御信号を発生す る制御器と、直交符号を用いて送信信号を変調する直交変調器と、この直交変調 器の出力を拡散する拡散器と、この拡散器の出力端に接続され、前記スイッチン グ制御信号に応じて拡散器出力を対応するＲＦ送信器につなぐスイッチと、から 構成される。 また、ＴＳＴＤ移動局の受信装置は、順方向チャネル受信信号からパイロット チャネル信号を検出して位相及び時間予測値を発生するパイロットチャネル受信 器と、基地局の基準時間に同期して周期情報及びスイッチングパターン情報に基 づいた選択制御信号を発生する制御器と、パイロットチャネル受信器の出力を入 力し、前記選択制御信号に基づいて位相及び時間予測値を選択出力する選択器と 、前記受信信号を入力し、選択された時間予測位置でトラヒックチャネル信号を 検出し、検出されたトラヒックチャネル信号の位相エラーを選択された位相予測 値に基づいて訂正し復号するトラヒックチャネル受信器と、から構成される。 図面の簡単な説明 図１は、移動通信システムにおける順方向リンク及び逆方向リンクのダイバー シチ方式を示す説明図。 図２は、移動通信システムにおける順方向リンクダイバーシチ装置を示すブロ ック図。 図３は、移動通信システムにおけるＮＴＤ送信装置の構成を示すブロック図。 図４は、移動通信システムにおけるＯＴＤ送信装置の構成を示すブロック図。 図５は、図３及び図４のような構成を有する送信装置から出力される送信デー タの構造を示す説明図。 図６は、移動通信システムにおける本発明のＴＳＴＤ送信装置の一例を示すブ ロック図。 図７は、図６中の制御器の詳細を示すブロック図。 図８は、図６のような構成を有するＴＳＴＤ送信装置から周期的なパターンで 出力されるデータのタイミング特性を示す説明図。 図９は、図６のような構成を有するＴＳＴＤ送信装置からランダムパターンで 出力されるデータのタイミング特性を示す説明図。 図１０は、図６のような構成を有するＴＳＴＤ送信装置において、同期方式で 使用者が複数あるときに出力される各使用者データのタイミング特性を示す説明 図。 図１１は、図６のような構成を有するＴＳＴＤ送信装置において、非同期方式 で使用者が複数あるときに出力される各使用者データのタイミング特性を示す説 明図。 図１２は、本発明に係るＴＳＴＤ送信装置における送信アンテナ数の任意拡張 機能についての説明図。 図１３は、移動通信システムにおいて本発明に係るＴＳＴＤ送信装置の送信デ ータを受信する装置の第１の構成例を示したブロック図。 図１４は、移動通信システムにおいて本発明に係るＴＳＴＤ送信装置の送信デ ータを受信する装置の第２の構成例を示したブロック図。 発明の実施の形態 本例の移動通信システムは、送信側で送信ダイバーシチ機能を行うために使用 者データをタイムスイッチングして多重アンテナに分配し、受信側で一つの信号 復調器を通じて送信ダイバーシチされた信号を復調する。このような本発明に係 る送信ダイバーシチの特徴は次のとおりである。 (１)使用者データを復調する信号復調器は送信アンテナの数Ｎに関係なく一つ だけでよい。すなわち、使用者一人につき一つの直交符号を用いればよいので、 受信器構造の単純化、端末機の低電力化・低価格化が可能である。 (２)使用される送信アンテナの数Ｎに関係なく、使用される直交符号の長さは ＮＴＤ装置で使用されるものと同一である。すなわち、送信ダイバーシチによる 逆拡散積分区間の増加がない。 (３)使用可能な送信アンテナの数が２ⁿ倍に制限されず、任意に選択可能であ る。したがって、送信装置のアンテナ数の制約からくる他の応用についての制限 がない。 これら特徴を有する本例の基地局送信装置及び移動局受信装置の構成及び動作 を以下に説明するものであるが、本発明に係る移動通信システムの順方向リンク には、送信アンテナ間を時間的にスイッチングするという原理を適用したＴＳＴ Ｄ方式が用いられている。 図６は、２個の送信アンテナ(ANTENNA A,ANTENNA B)を有する基地局のＴＳＴ Ｄ送信装置の構成を示している。図示の信号変換器６１１は、符号化した使用者 データとロングコードとの結合信号を受け、その信号レベルにつき０を＋１に、 １を−１に変換する。直／並列変換器６１３は、信号変換器６１１から出力され る直列信号を奇数番目(odd)の信号と偶数番目(even)の信号に分離して並列出力 する。乗算器６１５は、直／並列変換器６１３から出力される偶数番目の信号と 直交符号Ｗ_mを混合して出力する。乗算器６１７は、直／並列変換器６１３から 出力される奇数番目の信号と直交符号Ｗ_mを混合して出力する。これら乗算器６ １５，６１７は、これから出力する使用者信号に直交符号をかけて直交変調(又 は直交拡散)する機能を行う。その直交符号としてはウォルシュ符号(Walsh code )を用いることができる。ＰＮ拡散器６１９は、乗算器６１５，６１７から出力 される直交変調された信号に、それぞれ対応するＰＮシーケンスＰＮ_I、ＰＮ_Qを かけることで、送信信号をＰＮ拡散(又はマスク)する。 制御器６００は、当該ＴＳＴＤ方式の送信装置で送信しようとする信号を、多 数のアンテナに分配するためのスイッチ制御信号を発生する。この制御器６００ は同期モードでＧＰＳ(Global Positioning System)信号に同期し、スイッチン グ周期は直交符号長の整数倍となる。また、タイムスイッチングを任意のパター ンで行う場合は、ホップパターン(hop pattern)に関するスイッチング情報を貯 蔵するルックアップテーブルを内部に備えるようにする。制御器６００の詳細は 図７に示しており、その動作は後述する。スイッチ６２１は、制御器６００の出 力に基づいてスイッチングし、拡散器６１９のＩチャネル及びＱチャネル拡散信 号出力端に接続される共通端子と、低域ろ波器６２３，６２５に接続される第１ 出力端子と、低域ろ波器６２７，６２９に接続される第２出力端子と、を有する 。このスイッチ６２１は制御器６００から出力されるスイッチ制御信号に応じて スイッチングし、ＰＮ拡散器６１９から出力される拡散信号を低域ろ波器６２３ ，６２５又は低域ろ波器６２７，６２９にスイッチング出力する。 低域ろ波器６２３，６２５は、スイッチ６２１のスイッチングで分配出力され るＩチャネル及びＱチャネルのＰＮ拡散信号を低域ろ波して出力する。乗算器６ ３１，６３３は、低域ろ波器６２３，６２５の出力を搬送波(carrier)と混合し て周波数をアップコンバートする。加算器６４１は、乗算器６３１，６３３から 出力される信号を加算して送信アンテナＡに出力する。 また、低域ろ波器６２７，６２９は、スイッチ６２１のスイッチングで分配出 力されるＩチャネル及びＱチャネルのＰＮ拡散信号を低域ろ波して出力する。乗 算器６３５，６３７は、低域ろ波器６２７，６２９の出力を搬送波と混合して周 波数をアップコンバートする。加算器６４３は、乗算器６３５，６３７から出力 される信号を加算して送信アンテナＢに出力する。 図６の構成は、ＴＳＴＤ方式の基地局において順方向チャネル送信手段として 適用することかできる。その順方向チャネル送信手段としては、パイロットチャ ネル送信器、同期チャネル送信器、制御チャネル送信器、トラヒックチャネル送 信器などが含まれる。このような場合、パイロットチャネルが、順方向リンクの チャネルを通じてデータを伝送するときの同期を提供するためのチャネルである という点を考慮し、パイロットチャネル送信器についてはＯＴＤ構造とし、他の チャネル送信器を図６のようなＴＳＴＤ構造としてもよい。 図７は、図６の制御器６００の構成図である。図示の基準周期レジスタ(refer ence cycle register)７１１は、上位プロセッサ(upper-level processor)から 出力される基準周期信号(reference cycle signal)を貯蔵する。この基準周期信 号がチャネル送信手段のタイムスイッチング周期として機能する。クロックカウ ンタ(clock counter)７１３は、基地局システムから送られるクロックパルス(cl ock)を受け、基準周期単位でそのクロックパルスをカウントして読出パルス(rea d pulse)を発生する。ルックアップテーブル(lookup table)７１５は、上位プロ セッサから出力されるスイッチングパターン情報(switching pattern)を貯蔵し ており、クロックカウンタ７１３から出力される読出パルスに基づいてルックア ップテーブル内の該当スイッチング情報を出力する。制御信号発生器(control s ignal generator)７１７は、ルックアップテーブル７１５から読み出されるスイ ッチングパターン情報に基づいて、ＰＮ拡散信号を多重送信アンテナに分配する ためのスイッチ制御信号を発生する。 図７において、制御器６００は、ＴＳＴＤ構造を有する基地局送信装置におい て、基底帯域の送信出力を周期的にＮ個のアンテナにスイッチング接続する役割 を果たしている。この図７に示す制御器６００において、基準周期レジスタ７１ １がチャネルのタイムスイッチング周期を貯蔵し、これにより制御器６００が各 チャネルごとにタイムスイッチング周期を別々に制御することができる。すなわ ち、基準周期レジスタ７１１に貯蔵される基準周期信号を各チャネル別に異なる ようにして設定すると、各チャネルに対して相異なるスイッチング周期を送信す ることができる。基準周期レジスタ７１１に貯蔵される値は、該当チャネルの送 信開始前に、各チャネルの上位プロセッサから各チャネル別に指定される値であ って、データ送信時に別途の制御によって変更してもよい。 クロックカウンタ７１３に入力されるクロックパルスは基地局システムから提 供されるものであって、基地局の基準時間に同期させてあり、使用する直交符号 の長さに比例するクロック周期を有する。クロックカウンタ７１３はそのクロッ クパルスをカウントし、これを基準周期レジスタ７１１に貯蔵された値と比較し て二つの値が一致する時点でルックアップテーブル７１５に読出パルスを送る。 ルックアップテーブル７１５は、Ｎ個の送信アンテナから送信されるデータの タイムスイッチングパターンを貯蔵するメモリであって、各チャネルごとに相異 なるスイッチングパターンを割り当てるか、あるいは、他のチャネルと同じスイ ッチングパターンを割り当ててもよい。ルックアップテーブル７１５に貯蔵され たスイッチングパターン情報は、基地局から移動局に伝達され、このスイッチン グパターンに基づき移動局でデータ復調が行われる。 制御信号発生器７１７は、ルックアップテーブル７１５から読み出されるスイ ッチングパターン情報を分析してＮ個の送信アンテナに対する信号経路を制御す る。すなわち、制御信号発生器７１７は、選択された一つの送信アンテナだけを イネーブルさせ、他の送信アンテナはディスエーブルとする。 このように制御器６００は、入力されるクロックパルスをカウントし、この値 と基準周期値とを比較して二つの値が一致する場合に、ルックアップテーブル７ １５に貯蔵された該当スイッチングパターンの読出し信号を発生する。これによ るスイッチングパターンが次の段階の送信アンテナ選択に用いられる情報である 。この得られたスイッチング情報は、各送信経路に対するイネーブル／ディスエ ーブル信号とされる。 図８は、図６に示したＴＳＴＤ送信装置とＮＴＤ送信装置との出力特性を比較 するためのものである。図示の８１１はＮＴＤ送信装置の出力タイミングを示し 、８１３は図６のＴＳＴＤ送信装置の送信アンテナＡを通じて出力される送信信 号のタイミング、８１５は図６のＴＳＴＤ送信装置の送信アンテナＢを通じて出 力される送信信号のタイミングを示す。 ＴＳＴＤ方式の送信装置は、送信アンテナの数に従って別途の直交符号を割り 当てるのではなく、該当使用者の使用する一つの直交符号を用い、ＰＮ拡散過程 まではＮＴＤ送信装置の構造と同一方式で送信信号を処理する。そして、ＰＮ拡 散器６１９によって拡散されたデータを、直交符号長の整数倍に等しい周期で各 送信アンテナにスイッチングする。このときに実行可能なタイムスイッチングと して、Ｎ個の送信アンテナに順送り伝送する周期的パターンと、特定な周期的パ ターンを帯びないランダムパターンがある。使用するタイムスイッチングパター ンは制御器６００のルックアップテーブル７１５に貯蔵されるスイッチングパタ ーン情報に基づいて決定され、タイムスイッチング周期は基準周期レジスタ７１ １に貯蔵される基準周期信号の値に基づいて決定される。 すなわちタイムスイッチング方式は、図８のような周期的パターンに限らず、 図９のようなランダムパターンとすることもできる。つまり、図６のようなＴＳ ＴＤ送信装置において、送信アンテナＡを連続二回使用し、送信アンテナＢを一 回使用するスイッチングパターンをルックアップテーブル７１５にローディング すると、制御器６００はスイッチ６２１を制御して、ＰＮ拡散器６１９の出力を 低域ろ波器６２３，６２５へ連続二回のスイッチング周期の間接続し、そして低 域ろ波器６２７，６２９へ一回のスイッチング周期の間接続する。したがって、 送信アンテナＡを通じて出力される信号のタイミングは図９の９１３のようにな り、送信アンテナＢを通じて出力される信号のタイミングは図９の９１５のよう になる。図９のようにタイムスイッチングパターンをランダムに行うと、スクラ ンブリング(scrambling)効果もさらに得られる。 図１０は、ＴＳＴＤ方式の基地局送信装置においてＮ＝２、使用者２名、同期 の場合の使用者データタイミングを示し、図１１は、ＴＳＴＤ方式の送信装置に おいてＮ＝２，使用者２名、非同期の場合の使用者データタイミングを示してい る。同期タイムスイッチングは基地局のタイムスイッチング方式が全移動局に共 通に適用されることを意味し、非同期タイムスイッチングは基地局のタイムスイ ッチング方式が移動局により異なることを意味する。 このような本発明のＴＳＴＤ方式を用いると、ＯＴＤ方式を用いる場合に生じ ていた問題がすべて解決される。すなわち、使用者１名に一つの直交符号だけが 割り当てられるため、受信装置は送信アンテナの数にかかわらず一つの復調器を 用いて全使用者データ信号を復調できる。また、本発明の送信ダイバーシチ方式 はＮＴＤ構造の送信装置と同じ直交符号を用いるため、積分区間の増加もない。 さらに、本発明の送信装置は、送信アンテナの数を選択するに当たっての制限が ない。すなわち、ＯＴＤ方式では送信アンテナの個数拡張を２ⁿで拡張しなけれ ばならないのに対し、本発明によればそのような制約無し(N=整数）で送信アン テナを拡張できる。一例として図１２に、ＴＳＴＤ送信装置のＮ＝３、周期的パ タ一ンでの使用者データタイミングを示している。この図１２に示すように、Ｔ ＳＴＤ送信装置では、ＯＴＤ方式では不可能であった三つの送信アンテナを用い る 場合も容易に実現できる。 本例のＴＳＴＤ基地局送信装置に対応する移動局受信装置は、二つの形態より 構成できる。一つは、パイロットチャネルに対してはＯＴＤを用い、使用者デー タチャネルに対してはＴＳＴＤを用いる方法であり、もう一つは、パイロットチ ャネルと使用者データチャネルともにＴＳＴＤを用いる方法である。パイロット チャネルは移動局の同期復調を支援するための共有チャネルであるため、このパ イロットチャネルの送信は、ＯＴＤ構造で行ってもよいし、所定の周期及びパタ ーンのＴＳＴＤ構造で行ってもよい。 図１３及び図１４に、そのような二つの形態の受信装置の構成を示す。図１３ は、トラヒックチャネル送信手段がＴＳＴＤを使用する送信器、パイロットチャ ネル送信手段がＯＴＤを使用する送信器とされ、二つの送信アンテナを有する送 信装置から出力される信号を受信する受信装置の構造を示すものである。この場 合のパイロットチャネル受信器は、送信装置の送信アンテナに対応する数で構成 される。また、パイロットチャネル受信器では送信アンテナの数に比例する長さ に拡張された直交符号を用いる。したがって、送信アンテナが２個である場合は 、図１３に示すように、二つのパイロットチャネル受信器(pilot demodulator) １３１０，１３２０が提供される。図１３における受信信号(input signal)は基 底帯域信号である。 パイロットチャネル受信器１３１０において、ＰＮ逆拡散器(ＰＮ despreade ｒ)１３１１は受信信号にＰＮシーケンスをかけて逆拡散する。乗算器１３１３ は、パイロットチャネル送信側で用いた直交符号のうちの一つと同一の直交符号 [Ｗ_mＷ_m]にＰＮ逆拡散器１３１１から出力される信号をかけて直交復調を行う。 積分器１３１５は、乗算器１３１３から出力される信号をＴ時間積分して累算す る。位相推定器(phase estimator)１３１７は、積分器１３１５から出力される 信号を分析して送信アンテナＡから送信されたパイロット信号の位相を推定した 位相予測値(estimated phase)０を出力する。時間推定器(time estimator)１３ １９は、積分器１３１５から出力される信号を分析して送信アンテナＡから送信 されたパイロット信号の送信時間を推定した時間予測値(time estimated)０を出 力する。 また、パイロットチャネル受信器１３２０において、ＰＮ逆拡散器１３２１は 、 受信信号にＰＮシーケンスをかけて逆拡散する。乗算器１３２３は、パイロット チャネル送信側で用いた上記とは別の直交符号と同一の直交符号[Ｗ_m−Ｗ_m]にＰ Ｎ逆拡散器１３２１から出力される信号をかけて直交復調を行う。積分器１３２ ５は、乗算器１３２３から出力される信号をＴ時間積分して累算する。位相推定 器１３２７は、積分器１３２５から出力される信号を分析して送信アンテナＢか ら送信されたパイロット信号の位相を推定した位相予測値１を出力する。時間推 定器１３２９は、積分器１３２５から出力される信号を分析して送信アンテナＢ から送信されたパイロット信号の送信時間を推定した時間予測値１を出力する。 制御器(controller)１３４１は、基地局の基準時間に同期し、タイムスイッチ ング周期単位でパイロットチャネル送信器１３１０，１３２０の出力を選択する ための制御信号を発生する。選択器(selector)１３４３は、パイロットチャネル 送信器１３１０，１３２０の出力を受け、制御器１３４１の選択制御信号に基づ いて対応するパイロットチャネル受信器１３１０，１３２０から出力される位相 予測値及び時間予測値を選択出力する。 トラヒックチャネル受信器１３３０において、ＰＮ逆拡散器１３３１は、選択 器１３４３から出力される送信時間位置で受信信号にＰＮシーケンスをかけて逆 拡散する。すなわち、ＰＮ逆拡散器１３３１は、予測されるスイッチング時間位 置でＰＮ符号によって受信信号を逆拡散する。乗算器１３３３は、トラヒックチ ャネル送信側で用いた直交符号[Ｗ_n]にＰＮ逆拡散器１３３１から出力される信 号をかけて直交復調を行う。積分器１３３５は、乗算器１３３３から出力される 信号をＴ時間積分して累算する。位相符号変換器(Phase sign Converter)１３４ ５は、選択器１３４３から出力される位相値の符号を変換する。乗算器１３３７ は、積分器１３３５の出力と位相符号変換器１３４５の出力をかけて出力する。 この乗算器１３３７が受信信号の位相を同期させる機能を果たす。レベル決定器 (level decision block)１３３９は、乗算器１３３７から出力する信号レベルを 検査してグレーレベル(gray level)の値に変換して出力する。このレベル決定器 １３３９から出力される信号が受信装置の復号器に伝達される。 図１３の受信装置では、送信アンテナの数(図１３ではＮ＝２)に対応するパイ ロットチャネル受信器を備えるようにする。これらパイロットチャネル受信器は 、 構成及び動作面でＯＴＤ構造のパイロットチャネル受信器と同様である。一方、 トラヒックチャネル受信器１３３０は一つのみであり、これは、各送信アンテナ に分配される使用者データがいずれも同一の直交符号を用いて変調されたからで ある。 Ｎ個の送信アンテナについての予測（推定）された時間及び位相情報は、基地 局と同期した制御器１３４１のクロック信号に基づいて、各パイロットチャネル 受信器１３１０，１３２０からトラヒックチャネル受信器１３３０へ、選択器１ ３４３を通じて選択的に提供される。すなわち、移動局は呼セットアップ(call setup)過程で基地局から送信アンテナのスイッチングに関連したスイッチング周 期情報及びスイッチングパターン情報を得る。 制御器１３４１は、パイロットチャネルを復調して獲得した時間及び位相情報 に基づいて同期チャネルを復調し、復調された同期チャネルにローディングされ た情報を分析することによって、現システムで適用されているスイッチング方式 を得ることができる。このように受信装置がＴＳＴＤのタイムスイッチング方式 を認めると、移動局はタイムスイッチングによって基地局に同期することができ る。 トラヒックチャネル受信器１３３０は、選択器１３４３から選択的に提供され る時間予測値を用いて使用者データ信号に対するＰＮ逆拡散を行い、ＰＮ拡散信 号を直交復調する。次いで、直交復調信号を１周期積分し、この積分値と選択器 １３４３によって選択された位相情報の符号変換値をかけてデータ伝送中に発生 した位相エラーを補償する。このように位相補正された積分器の出力値は、レベ ル決定器１３３９で確率値(probability value)に変換され、並／直列変換器(図 示せず)を経てデインタリーバ(図示せず)に伝達される。 図１４に示すのは、すべてのチャネル送信器がＴＳＴＤ構造を有する送信装置 から送信される信号を受信するための装置の構成例を示すものである。すなわち 、図１４の受信装置は、パイロットチャネル信号も伝送時にタイムスイッチング されるため、１個のパイロットチャネル受信器を備えていればよい。 図１４のパイロットチャネル受信器１４１０において、ＰＮ逆拡散器１４１１ は受信信号にＰＮシーケンスをかけて逆拡散する。乗算器１４１３は、該当のパ イロットチャネル送信側で用いたものと同一の直交符号[Ｗ_m]にＰＮ逆拡散器１ ４１１から出力される信号をかけて直交復調を行う。積分器１４１５は、乗算器 １４１３から出力される信号をＴ時間積分して累算する。位相推定器１４１７は 、積分器１４１５から出力される信号を分析して送信アンテナから送信されたパ イロットチャネル信号の位相を推定した位相予測値を出力する。時間推定器１４ １９は、積分器１４１５から出力される信号を分析し、送信アンテナから送信さ れたパイロットチャネル信号の送信時間を推定した時間予測値を出力する。 制御器１４４１は、基地局の基準時間に同期し、スイッチング周期単位でパイ ロットチャネル受信器１４１０の出力を選択するための制御信号を発生する。選 択器１４４３は、制御器１４４１の制御信号に基づいてパイロットチャネル送信 器１４１０から出力される位相予測値及び時間予測値を選択出力する。 また、トラヒックチャネル受信器１４２０において、ＰＮ逆拡散器１４２１は 選択器１４４３から出力される時間位置で、受信信号にＰＮシーケンスをかけて 逆拡散する。すなわち、ＰＮ逆拡散器１４２１は、スイッチング基準時間を予測 した送信時間位置でＰＮ符号によって受信信号を逆拡散する。乗算器１４２３は 、該当のトラヒックチャネル送信側で使用した直交符号[Ｗ_n]にＰＮ逆拡散器１ ４２１から出力される信号をかけて直交復調を行う。積分器１４２５は、乗算器 １４２３から出力される信号をＴ時間積分して累算する。位相符号変換器１４３ １は、選択器１４４３から出力される位相値の符号を変換して出力する。乗算器 １４２７は、積分器１４２５の出力と位相符号変換器１４３１の出力をかけて受 信信号の位相を同期させる機能を果たす。レベル決定器１４２９は、乗算器１４ ２７から出力される信号レベルを検査してグレーレベル値に変換する。レベル決 定器１４２９から出力される信号が受信装置の復号器に伝達される。 図１４の受信装置は、パイロットチャネルだけでなくトラヒックチャネルに対 してもＴＳＴＤが使用された場合の例を示すものである。図１３の受信装置と違 って、パイロットチャネルに対しても一つの直交符号が使用されるため、トラヒ ックチャネル受信器１４２０と同一のタイムスイッチング方式を用いて一つのパ イロットチャネル受信器だけでも必要な全てのタイミング及び位相予測値を生成 することができる。 以上説明したように、移動通信システムの順方向リンクでＴＳＴＤを用いると 次のような効果が得られる。 (１)一人分の使用者データに対して一つの直交符号を用いればすむため、使用 者データの復調を担当するトラヒックチャネル受信手段は、送信アンテナの数Ｎ に関係なく一つだけの構成とすればよい。したがって、受信装置構造の単純化及 び端末機の低電力化・低価格化が可能である。 (２)ＮＴＤ方式装置で使用されていた直交符号がそのまま使用されるため、直 交符号の変化がない。したがって、逆拡散積分区間の増加もなく、積分区間の増 加による周波数エラーなどのチャネル環境に基因する受信性能の劣化も起こらな い。 (３)基地局で使用可能な送信アンテナ数に対する制約がなく、これによる応用 上の制約もない。 (４)基地局で加入者間のタイムスイッチング方式を変えることによって、送信 ダイバーシチによる受信性能の向上の他、スクランブリング効果まで得られる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アン ジェ ミン 大韓民国 135―230 ソウル カンナム― グ イルウォンポン―ドン プルンサムホ アパート＃1109―303 (72)発明者 ユン スン ヨン 大韓民国 138―160 ソウル ソンパ―グ カラク―ドン 165 (72)発明者 ムン ヒ チャン 大韓民国 138―140 ソウル ソンパ―グ プンナプ―ドン 391 (72)発明者 ハン サン ソン 大韓民国 435―040 キョンギ―ド クン ポ―シ サンポン―ドン 1147 【要約の続き】 れたトラヒックチャネル信号の位相エラーを位相予測値 に基づいて訂正して復号するトラヒックチャネル受信器 と、から構成される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．移動通信システムの送信装置において、 送信信号を拡散する拡散器と、２以上のアンテナと、これらアンテナにそれぞ れ接続され、入力信号をＲＦ信号に変換して接続先のアンテナから出力するＲＦ 送信器と、前記拡散器及びＲＦ送信器間に設けられ、前記拡散器の出力を所定時 間単位でスイッチングしてオーバーラップのないように前記ＲＦ送信器へ分配す るタイムスイッチング送信制御器と、を備えたことを特徴とする送信装置。 ２．タイムスイッチング送信制御器は、スイッチングパターンをもち、設定さ れた時間に前記スイッチングパターンに基づいてスイッチ制御信号を発生する制 御器と、拡散器の出力端とＲＦ送信器の入力端との間に設けられ、前記スイッチ 制御信号に応じて前記拡散器の出力を対応するＲＦ送信器に分配するスイッチと 、から構成される請求項１記載の送信装置。 ３．制御器は、スイッチング基準周期値を貯蔵する基準周期貯蔵器と、基地局 のクロックパルスをカウントし、そのカウント値を前記基準周期値に基づいて出 力するカウンタと、スイッチングパターンを記憶し、前記カウント値に基づいて スイッチングパターンを出力するメモリと、このメモリから出力されるスイッチ ングパターンに基づいてスイッチ制御信号を発生する制御信号発生器と、から構 成される請求項２記載の送信装置。 ４．メモリが、順次スイッチングパターン、ランダムスイッチングパターン、 均一なスイッチング時間周期を有するスイッチングパターン、相異なるスイッチ ング周期を有するスイッチングパターンのうち少なくとも一つのスイッチングパ ターンを貯蔵し、制御信号発生器が、スイッチ制御信号を直交符号長の整数倍で 発生する請求項３記載の送信装置。 ５．移動通信システムの送信装置において、 複数の専用チャネル送信器が、２以上のアンテナと、これらアンテナにそれぞ れ接続され、入力信号をＲＦ信号に変換して接続先のアンテナに出力する複数の ＲＦ送信器と、専用チャネルの送信信号を拡散する専用チャネル拡散器と、これ ら専用チャネル拡散器及びＲＦ送信器間に設けられ、前記専用チャネル拡散器の 出力を所定時間単位でスイッチングしてオーバーラップのないように前記ＲＦ送 信器に分配するタイムスイッチング送信制御器と、を備えてなり、 パイロットチャネル送信器が、パイロットチャネルのシンボルを前記アンテナ に分配するシンボル分配器と、その分配されたシンボルをそれぞれ異なる直交符 号で拡散する複数の直交拡散器と、これら直交拡散信号をそれぞれＰＮ符号で拡 散し、前記ＲＦ送信器に出力する複数のＰＮ拡散器と、を備えてなることを特徴 とする送信装置。 ６．タイムスイッチング送信制御器が、スイッチングパターンをもち、設定さ れた時間に前記スイッチングパターンに基づいてスイッチ制御信号を発生する制 御器と、専用チャネル拡散器の出力端とＲＦ送信器の入力端との間に設けられ、 前記スイッチ制御信号に応じて前記専用チャネル拡散器の出力を対応する前記Ｒ Ｆ送信器に分配するスイッチと、から構成される請求項５記載の送信装置。 ７．制御器が、スイッチング基準周期値を貯蔵する基準周期貯蔵器と、基地局 のクロックパルスをカウントし、そのカウント値を前記基準周期値に基づいて出 力するカウンタと、スイッチングパターンを記憶し、前記カウント値に基づいて スイッチングパターンを出力するメモリと、このメモリから出力されるスイッチ ングパターンに基づいたスイッチ制御信号を発生する制御信号発生器と、から構 成される請求項６記載の送信装置。 ８．メモリが、順次スイッチングパターン、ランダムスイッチングパターン、 均一なスイッチング時間周期を有するスイッチングパターン、相異なるスイッチ ング周期を有するスイッチングパターンのうち少なくとも一つのスイッチングパ ターンを貯蔵し、制御信号発生器が、スイッチ制御信号を直交符号長の整数倍で 発生する請求項７記載の送信装置。 ９．移動通信システムのチャネル受信装置において、 受信信号からパイロットチャネル信号を逆拡散して位相及び時間予測値を推定 するパイロットチャネル受信器と、２以上のアンテナから送信される基地局のタ イムスイッチング送信ダイバーシチ信号のスイッチング周期及びパターンに基づ いて前記位相予測値及び時間予測値を選択する受信制御器と、基地局から送信さ れるタイムスイッチング送信ダイバーシチ信号を受信し、前記時間予測値に基づ いてチャネル信号を検出し、前記位相予測値に基づいて検出された信号の位相エ ラーを訂正して復調するトラヒックチャネル受信器と、を備えることを特徴とす るチャネル受信装置。 １０．トラヒックチャネル受信器が、時間予測値位置で受信信号をＰＮ逆拡散 するＰＮ逆拡散器と、そのＰＮ逆拡散信号を対応するチャネル直交符号で逆拡散 する直交逆拡散器と、位相予測値に基づいて前記直交逆拡散信号の位相エラーを 訂正する復調器と、から構成される請求項９記載のチャネル受信装置。 １１．移動通信システムのチャネル受信装置において、 ２以上のアンテナから直交送信ダイバーシチ方式で送信されるパイロット信号 を受信し、それぞれ対応するパイロットチャネル信号を逆拡散して該当パイロッ トチャネル信号に基づいて位相及び時間予測値を推定する複数のパイロットチャ ネル受信器と、２以上のアンテナから送信される基地局のタイムスイッチング送 信ダイバーシチ信号のスイッチング周期及びパターンに基づいて前記位相予測値 及び時間予測値を選択する受信制御器と、前記基地局から送信されるタイムスイ ッチング送信ダイバーシチ信号を受信し、前記時間予測値に基づいてチャネル信 号を検出し、前記位相予測値に基づいて検出された信号の位相エラーを訂正して 復調するトラヒックチャネル受信器と、を備えることを特徴とするチャネル受信 装置。 １２．トラヒックチャネル受信器が、時間予測値位置で受信信号をＰＮ逆拡散 するＰＮ逆拡散器と、そのＰＮ逆拡散信号を対応するチャネル直交符号で逆拡散 する直交逆拡散器と、位相予測値に基づいて前記直交逆拡散信号の位相エラーを 訂正する復調器と、から構成される請求項１１記載のチャネル受信装置。 １３．移動通信システムのチャネル信号送信方法において、 送信信号を対応する専用チャネルの直交符号で拡散する過程と、該直交拡散信 号をＰＮ符号で拡散する過程と、予め設定されたスイッチングパターンに基づい てオーバーラップしない時間周期で前記ＰＮ拡散信号を、２以上のアンテナのう ち選択されたアンテナに送ってタイムスイッチング送信ダイバーシチ信号を発生 する過程と、を含むことを特徴とするチャネル信号送信方法。 １４．タイムスイッチング送信ダイバーシチ信号を発生する過程で、設定され た時間にスイッチングパターンに基づいたスイッチ制御信号を発生する過程と、 該スイッチ制御信号に基づいてＰＮ拡散信号を対応する送信アンテナに分配する 過程と、を実行する請求項１３記載のチャネル信号送信方法。 １５．スイッチ制御信号を発生する過程で、スイッチング基準周期信号を発生 する過程と、基地局のクロックパルスをカウントし、前記基準周期信号発生時該 当時点のカウント値を出力する過程と、該カウント値に基づいてスイッチングパ ターンを出力する過程と、該スイッチングパターンに基づいたスイッチ制御信号 を発生する過程と、を実行する請求項１４記載のチャネル信号送信方法。 １６．スイッチングパターンが、順次スイッチングパターン、ランダムスイッ チングパターン、均一なスイッチング時間周期を有するスイッチングパターン、 相異なるスイッチング周期を有するスイッチングパターンのうち少なくとも一つ であり、該スイッチングパターンに基づいたスイッチ制御信号が直交符号長の整 数倍で発生される請求項１５記載のチャネル信号送信方法。 １７．移動通信システムのチャネル受信方法において、 (１)受信信号からパイロットチャネル信号を逆拡散して位相及び時間予測値を 推定する過程と、 (２)２以上のアンテナを通じて基地局から送信されるタイムスイッチング送信 ダイバーシチ信号のスイッチング周期及びパターンに基づいて前記位相予測値及 び時間予測値を選択する過程と、 (３)前記時間予測値に基づいてタイムスイッチング送信ダイバーシチ方式で送 信される基地局の専用チャネル信号を検出し、前記位相予測値に基づいて検出さ れた信号の位相エラーを訂正して復調する過程と、 を含むことを特徴とするチャネル信号受信方法。 １８．過程(３)で、時間予測値位置で受信信号をＰＮ逆拡散する過程と、該Ｐ Ｎ逆拡散信号を対応する専用チャネルの直交符号で逆拡散する過程と、位相予測 値に基づいて前記直交逆拡散信号の位相エラーを訂正する復調過程と、を実行す る請求項１７記載のチャネル信号受信方法。