JP3501466B2

JP3501466B2 - 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

Info

Publication number: JP3501466B2
Application number: JP54239599A
Authority: JP
Inventors: ヨンキキム; ジェミンアン; スンヨンユン; ヒチャンムン; サンソンハン
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1998-02-21
Filing date: 1999-02-22
Publication date: 2004-03-02
Anticipated expiration: 2019-02-22
Also published as: ATE409373T1; KR19990070591A; JP2000514992A; CN1270558C; CA2282431A1; BR9904788A; AU730798B2; EP0986863A1; BR9904788B1; CN1256031A; US7072324B1; CN1130040C; DE69939615D1; CN1496162A; WO1999043102A1; AU2551099A; CA2282431C; KR100433901B1; EP0986863B1

Description

【発明の詳細な説明】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 Transmission D
iversity: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（FORWAR
D 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（Receiver 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
送信ダイバーシチ（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（Divers
ity 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（baseband 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 dat
a）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201〜20N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−Trans
mission Diversity:NTD）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）311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 controller）313は、チャネル符号器（chan
nel 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）321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（s
ignal 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 c
onverter）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（spreade
r）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（puls
e 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 Divers
ity: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、
NTD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_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419,421,42
3,425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（Hadama
rd matrix extension）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 Estimat
or）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（Soft 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（Integration In
terval）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 Frequency）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
局の標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TSTD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TSTD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61
3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615,617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 cod
e）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G
PS（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627,6
29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631,633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（reference 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（cloc
k counter）713は、基地局システムから送られるクロッ
クパルス（clock）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続出パルス（read 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 signal 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711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
標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715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N
TD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711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（均一なスイッチング間隔）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TSTD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（相違なるスイッチング間隔）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6
00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（ス
イッチング間隔）接続し、そして低域ろ波器627,629へ
一回のスイツチング周期の間（スイツチング間隔）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91
5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（scrambli
ng）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、周期的パターンでの使用者
データタイミングを示している。この図12に示すよう
に、TSTD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TS
TDを使用する送信器、パイロットチャネル送信手段がOT
D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 despreader）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（phas
e 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）1319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
PN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1325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13
25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 C
onverter）1345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13
39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131
0,1320からトラヒックチャネル受信器1330へ、選択器13
43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逆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1411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1419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1421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1431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
1427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 (56)参考文献特開平９−8716（ＪＰ，Ａ) 特開平８−195704（ＪＰ，Ａ) 特開平６−85744（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04B 7/24 - 7/26 H04Q 7/00 - 7/38 H04B 7/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】CDMA移動通信システムの送信装置におい
て、＋１又は−１変換した信号を符号演算して変調する送信
信号発生部と、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、前記送信信号発生部による信号をRF
信号に変換して接続先のアンテナから出力する２以上の
RF送信器と、前記送信信号発生部と前記RF送信器との間
に設けられ、前記送信信号発生部の出力を、前記２以上
のアンテナに対し互いにオーバーラップせず且つ前記各
アンテナへの伝送時間が前記符号長の整数倍となるよう
スイッチング周期を調整して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。
【請求項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、該スイッチングパターンに基づ
いてスイッチング周期に従うスイッチ制御信号を発生す
る制御器と、送信信号発生部の出力端と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
記送信信号発生部の出力を対応する前記RF送信器に分配
すスイッチと、から構成される請求項１記載の送信装
置。
【請求項３】制御器は、スイッチング周期を示す基準周
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。
【請求項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間隔
を有するスイッチングパターン、相異なるスイッチング
間隔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する請求項３記載の送
信装置。
【請求項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。
【請求項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RF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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項９】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、基地局に設けられた２以上のアンテナか
ら直交符号長の整数倍のスイッチング周期で送信される
タイムスイッチング送信ダイバーシチ信号のそのスイッ
チング周期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、前記選択さ
れた時間予測値に基づいてチャネル信号を検出し、前記
選択された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移動局。
【請求項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記載の移動局。
【請求項１１】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、基地局に
設けられた２以上のアンテナから直交符号長の整数倍の
スイッチング周期で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そのスイッチング周期に基づいて前
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、前記選択された時間予測値に基
づいてチャネル信号を検出し、前記選択された位相予測
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
特徴とする移動局。
【請求項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、移動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記載の移動局。
【請求項１３】CDMA移動通信システムのチャネル信号送
信方法において、＋１又は−１変換した信号を符号演算して変調すること
で変調信号を生成する過程と、２以上のアンテナに対
し、前記変調信号の伝送時間が互いにオーバーラップせ
ず且つ前記各アンテナへ伝送される前記変調信号が前記
符号長の整数倍になるように伝送制御する過程と、前記
変調信号をRF信号に変換する過程と、該RF信号を前記ア
ンテナを通して送信する過程と、を含むことを特徴とす
るチャネル信号送信方法。
【請求項１４】CDMA移動通信システムのチャネル信号送
受信方法において、＋１又は−１変換した信号を符号演算して変調する過程
と、２以上のアンテナ及びこれにそれぞれ接続されたRF
送信器を前記符号長の整数倍のスイッチング周期でスイ
ッチングし、そのスイッチングされた前記RF送信器及び
アンテナを通して前記変調後の信号をRF信号に変換し送
信することにより、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、前記アンテナから送信されたRF信号を受信する過程と、
この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、前記タイムスイ
ッチング送信ダイバーシチ信号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、この選択された予
測値に基づいてチャネル信号を復調する過程と、を含むことを特徴とするチャネル信号送受信方法。
【請求項１５】＋１又は−１変換した信号を符号演算し
て変調することで変調信号を生成する送信信号発生部
と、第１及び第２のアンテナと、これら第１及び第２の
アンテナにそれぞれ接続され、前記変調信号をRF信号に
変換して対応する前記アンテナから出力する第１及び第
２のRF送信器と、前記送信信号発生部と前記RF送信器と
の間に設けられ、前記第１及び第２のアンテナに対し、
前記変調信号の伝送時間が互いにオーバーラップせず且
つ前記各アンテナへ伝送される前記変調信号が前記符号
長の整数倍となるようスイッチング周期を調整して分配
するタイムスイッチング送信制御器と、前記アンテナから送信されたRF信号を受信し、前記第１
のアンテナによる第１の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し、前記第２のアンテ
ナによる第２の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、前記タイムスイッチング送信ダイバーシチのスイッ
チング周期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、前記タイムスイッチング送信ダ
イバーシチによる送信信号を受信し、前記選択された時
間予測値に基づいてチャネル信号を検出し、前記選択さ
れた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、を備えたことを特徴とするCDMA移動通信システム。
【請求項１６】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、入力された信号をRF信号に変換して
接続先の前記アンテナから出力する２以上のRF送信器
と、を備えたCDMA移動通信システムの基地局における送
信方法であって、＋１又は−１変換した信号を符号演算して変調する過程
と、この変調後の信号を、前記符号長の整数倍のスイッ
チング周期によるタイムスイッチング送信ダイバーシチ
で前記RF送信器の一つにスイッチングする過程と、を含
むことを特徴とする送信方法。