JPH08503345A - デュアル・モード無線通信ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 入力情報信号を誤り保護データ・ビット・ストリームに符号化する誤り検出エンコーダおよび順方向誤り訂正エンコーダを含むエラー・コントローラを有する、デジタル通信システム用のデュアル・モード無線通信ユニットを提供する。さらに、通信ユニットは、この通信ユニットの特定の動作モードで用いられる誤り検出エンコーダまたは順方向誤り訂正エンコーダのいずれかをイネーブルにするモード・セレクタを含む。また、誤り検出アルゴリズムまたは誤り訂正アルゴリズムのいずれかからなるアルゴリズムのグループに基づいて、被推定情報信号サンプルを生成するエラー・コントローラを有する対応するデュアル・モード無線通信ユニットが提供される。さらに、この対応する通信ユニットは、この通信ユニットの特定の動作モードに伴うアルゴリズムのグループの特定の１つに基づいて信号を受けるモード・セレクタを含む。

Description

【発明の詳細な説明】 デュアル・モード無線通信ユニット 関連発明 本発明は、本発明の譲受人に譲渡された以下の発明に関する： １９９２年６月３０日に出願されたＭorton Ｓtern etal.による米国特許出願 第０７／９０６，７８５号“Ｄual Ｍode Ｃommunication Ｎetwork”。 １９９２年１０月７日に出願されたＢorth et al.による米国特許出願第０７ ／９５６，１２２号“Ｍethod Ｏｆ Ｒegistering/Ｒeassigning Ａ Ｃall Ｉn Ａ Ｄual Ｍode Ｃommunication Ｎetwork”。 １９９２年１１月９日に出願されたＣhiasson et al.による米国特許出願第０ ７／９７３，３５２号“Ａ Ｆrequency Ｈopping Ｃode Ｄivision Ｍultiple Ａccess Ｒadio Ｃommunication Ｕnit”。 発明の分野 本発明は、無線通信システムに関し、さらに詳しくは、デュアル・モード無線 通信ユニットに関する。 発明の背景 一般に、セルラ無線通信システムは、多数の中央通信基地局を含む。各中央通 信基地局は、サービス・エリア内の移動通信ユニットにサービスを提供するサー ビス・カバレッジ・エリアを有する。一般に、サービス・エリアは、隣接する遠 隔基地局サービス・カバレッジ・エリアが実質的に連続するサービス領域を提供 して重複するように構成される。この実質的に連続するサービス領域は、サービ ス・エリアにサービスを提供する１つの基地局から、別のサービス・エリアにサ ービスを提供する隣接基地局に移動通信ユニットをハンドオフすることにより、 連続的なサービスを提供する。 一般に、歩行ユーザならびに移動ユーザは、同じセルラ無線通信システムにア クセスする。この説明に限り、歩行ユーザ（pedestrian user）とは、移動ユー ザ（１００キロメートル／時（ｋｐｈ）以上）に比べてゆっくり移動する（１０ ｋｐｈ以下）するユーザである。しかし、これらのセルラ通信システムは、最悪 の環境（すなわち、移動ユーザ）にとって適切な性能を提供するように一般に設 計される。そのため、一般に、セルラ無線通信システムは、チャネル品質を維持 したり、ハンドオフ機能を実行するためにシステムによって用いられる連続オー バヘッド測定を行う。 これらの測定では、ユーザが移動ユーザまたは歩行ユーザであっても、同量の処 理を必要とするので、歩行ユーザは、移動ユーザと同じセルラ電話料金が課金さ れる。 従って、低コストで歩行ユーザ用の低階層（low tier）システムを提供するパ ーソナル通信システム（ＰＣＳ：personal communication system）が業界で必 要とされる。この低階層システムは、無線周波数（ＲＦ）リンクを介して基本セ ルラ・ネットワークにアクセスを提供し、この基本セルラ・ネットワークは低階 層サービス・エリア間でハンドオフ機能を提供してもしなくてもよい。さらに、 移動ユーザ用に高階層（high tier）システムが提供される。この高階層システ ムは、高階層サービス・エリア間のハンドオフを含め、現行のセルラ・システム に見られる多くの機能を有する。 低階層および高階層通信システムにおいて動作するため２つの個別の無線通信 ユニットを設ける必要を防ぐため、低階層または高階層通信ユニットのいずれか において動作できるデュアル・モード無線通信ユニットを提供することが望まし い。さらに、通信ユニットの低階層および高階層動作モードの両方において利用 できる共用構成要素を利用するように、デュアル・モード無線通信ユニットを設 計することが望ましい。 発明の概要 エラー・コントローラを有する、デジタル通信システム用のデュアル・モード 無線通信ユニットが提供され、このエラー・コントローラは、入力情報信号を誤 り保護データ・ビット・ストリームに符号化する誤り検出エンコーダおよび順方 向誤り訂正エンコーダとを含む。さらに、通信ユニットは、通信ユニットの特定 の動作モードで用いられる誤り検出エンコーダまたは順方向誤り訂正エンコーダ のいずれかをイネーブルにするモード・セレクタを含む。さらに、誤り検出アル ゴリズムまたは誤り訂正アルゴリズムのいずれかからなるアルゴリズムのグルー プに基づいて、推定された情報信号サンプルを生成するエラー・コントローラを 有する、対応するデュアル・モード無線通信ユニットが提供される。さらに、こ の対応する通信ユニットは、対応する通信ユニットの特定の動作モードに関連す るアルゴリズムのグループのうち特定の１つに基づいて、信号を受信するモード ・セレクタを含む。 図面の簡単な説明 第１図および第２図は、第１および第２モードのそれぞれにおいて動作するた めの好適な実施例のデジタル・セルラ無線通信ユニットを示す図である。 第３図および第４図は、第１および第２モードのそれぞ れにおいて動作するための別の好適な実施例のデジタル・セルラ無線通信ユニッ トを示す図である。 第５図および第６図は、第１および第２モードのそれぞれにおいて動作するた めのさらに別の好適な実施例のデジタル・セルラ無線通信ユニットを示す図であ る。 詳細な説明 第１図および第２図を参照して、好適な実施例の二重階層（dual-tier）ＰＣ Ｓ通信ユニット１００をブロック図形式で示す。この二重階層ＰＣＳ通信ユニッ ト１００は、好ましくは、低階層（第１図に図示）および高階層（第２図に図示 ）ＰＣＳ動作モードで動作するように設計される。さらに、二重階層ＰＣＳ通信 ユニット１００は、好ましくは、通信ユニット全体の複雑さおよびコストを低減 するために、低階層および高階層通信ユニット間でいくつかの論理構成要素を共 用する。さらに、二重階層ＰＣＳ通信ユニット１００は、好ましくは、通信ユニ ット１００が他方の通信動作モードで動作している際に、一方の通信動作モード で動作するために用いられない論理構成要素をパワー・ダウンまたは機能停止さ せるモード選択回路を含む。未使用回路を機能停止する（例えば、パワー・ダウ ンする）ことにより、通信ユニット全体の電流消費が大幅に低下し、そのためバ ッテリで動作する移動／携帯加入者ユニットの バッテリ寿命を延長する。 図示のように、通信ユニット１００は、送信機１０２および受信機１０４の機 能部分に論理的に分離される。これらの通信機能は論理的に分離されるが、これ らの機能の実際の構成は、さまざまな方法で実施できることが当業者に理解され 、これにはデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を適切にプログラミングしたり、 離散的構成要素を互いに結合したり、１つまたはそれ以上の特定用途向け集積チ ップ（ＡＳＩＣ：application specific integrated chip）の組み合わせを利用 することが含まれるが、これらに限定されない。 ここで第１図を詳しく参照して、低階層通信ユニットとして動作する好適な実 施例の二重階層通信ユニットを示す。動作モード選択デバイス（図示せず）は、 低階層通信モードで利用されない通信ユニット構成要素１１２，１４２，１５０ ，１５８，１６６，１７４，１８４，１９８，２０２を機能停止にする。動作モ ード選択デバイスは、さまざまな通信ユニット構成要素にイネーブルおよびディ セーブル信号を送出するマイクロコントローラとして構成してもよい。あるいは 、ソフトウェアによりデジタル信号プロセッサを制御して、各動作モードにおい て特定の機能のみを実行してもよい。ただし、本発明の範囲および精神から逸脱 せずに、モード選択デバイスを構成するため他のいくつかの方法を利用してもよ いことが当業者に理解される。 送信機部１０２は、情報信号１０６を受ける。この情報信号１０６は、データ またはデジタル化音声を含んでもよい。情報信号１０６がデジタル化音声を含む 場合には、情報信号１０６は、音声コーダ１０８によって処理され、このデジタ ル化音声をさらに符号化する。好ましくは、この音声コーダは、デジタル化音声 を表す符号化データ・ビット数１１０を最小限に抑えるため音声アクティビティ 検出（ＶＡＤ：voice activity detection）機構を採用する。あるいは、情報信 号１０６がデータを含む場合には、データは符号化データ・ビット１１０として 音声コーダ１０８を通過する。 次に、これらの符号化データ・ビット１１０は、誤り検出コードと符号化（１ １１）される。好適な送信機部１０２の設計では、データ・ビット１１０は差動 符号化され、巡回冗長コード（ＣＲＣ：cyclic redundancy code）で符号化され る。ＣＲＣの長さは、演算的な負担をかけずに、誤りを確実に検出するように選 択される。このコードの複雑さは、特定のハードウェア構成に合わせることがで きる。さらに、二重階層ＰＣＳトランシーバ１００は、誤り検出符号化において ＣＲＣの選択的な適用を行ってもよい。符号化の次に、既知の同期プリアンブル がデータ・ビット・ストリームに追加され（１１２）、データ・ビット・ストリ ームは時分割多元接続（ＴＤＭＡ）送信用にフォーマットされる。次に、データ ・ビット・ストリーム１１４は、 帯域幅およびシンボル間干渉（intersymbol interference）条件を満たすため、 ロールオフ係数０．５を有する全二乗余弦フィルタ（full raised cosine filte r）１１６によって濾波される。 この濾波されたデータ・ビット・ストリーム１１８は、好ましくは、４位相変 調１２０される（すなわち、直交位相シフト・キーイング（ＱＰＳＫ）変調され る）。４位相変調されたデータ・ビット・ストリーム１２２は、好ましくは、ミ キサ１２４の一方の入力に与えられ、ＴＤＭＡキャリア信号１２６はミキサ１２ ４の他方の入力に与えられる。ＴＤＭＡキャリア信号１２６は、好ましくは、所 定のＲＦバンドおよびタイムスロット内でキャリア信号を生成する周波数シンセ サイザ１２８によって生成される。次に、混合されたＴＤＭＡ信号１３０は、パ ワー増幅器１３２によって増幅され、最終段フィルタ１３６に与えられ、アンテ ナ１３８によって通信チャネル上で送信される。 受信機部１０４は、送信信号を効率的に検出・復号するように設計される。移 動通信において一般的なフェージングおよびマルチパス・チャネルを考慮して、 性能を改善するためにダイバーシチ選択受信機が採用される。受信機１０４にお いて、ダイバーシチ選択デバイス１４１は、第１アンテナ１３８および第２アン テナ１４０から信号を受信し、２つの信号のうち一方をフィルタ１４４に出力す る。この選択デバイスは、好ましくは、各アンテナ１３８，１ ４０上で以前受信された信号タイムスロット（例えば、２タイムスロット）にお けるチャネル品質を測定することにより２つの信号のうちどちらを出力すべきか を決定し、よい方の信号を選択する。チャネル品質は、ビット誤り率，信号にお ける干渉，信号パワーなどを含むいくつかのパラメータによって測定できること が当業者に理解される。 フィルタ１４４は、約４メガヘルツの低ＩＦ周波数に受信信号をダウンコンバ ート（１５２）する。周波数シンセサイザ１２８は、ＴＤＭＡ信号を追従するた めダウンコンバート処理１５２内で用いられる。この時点で、信号１５６はハー ド・リミット（１６０）される。この機能により、自動利得制御（ＡＧＣ）の必 要がなくなり、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）コンバートの所要分解能および受 信機１０４のデジタル部で必要なデータ経路のサイズを大幅に低減する。ＲＦお よびＩＦ処理の次に、低ＩＦ信号は帯域通過サンプリングされ、デジタル領域１ ６０に変換される。比較的低コストのＡ／Ｄコンバータは、好ましくは、シンボ ル・レートの１６倍でサンプリングし、４ビットの分解能のみを有する。以前の ハード・リミティング１６０は４位相波形の大きさを除去しているので、４ビッ ト量子化を利用できる。この時点で、低複雑度（例えば、３〜５タップ）のデジ タル帯域通過フィルタによって別の濾波が行われ、直流（ＤＣ）パワー・オフセ ットを除去し、サンプリング雑音を低減し、同相および直交分岐を分離する。こ の 処理された信号は４でデシメーション（decimate）され、ハード・リミットされ たデータ・サンプルのベースバンドに変換する。低ＩＦ周波数を慎重に選択する ことにより、通信ユニット１００は画像周波数を利用できるので、ベースバンド への変換は容易に行うことができる。 ここで、処理された信号は既知の所定の同期ワードと相関（１６８）され、最 適サンプリング・ポイントを決定し、かつキャリア復元を行う。好ましくは、送 信信号構造は、データの前に挿入された同期ワードを有するので、受信信号１６ ４の最小限のバッファリングのみで、相関１６８を行うことができる。最大相関 大きさは、チャネル利得の推定量として機能することができ、この相関の位相は 、信号１６４によって必要とされる位相訂正の共役を反映する。最大相関が決定 されると、データ・サンプルは、１サンプル／シンボルにさらにデシメーション される。好ましくは、二重階層通信ユニット１００は、オーバサンプリングされ たデジタル・データでほんのわずかな処理を実際に実行する。これにより、受信 機部１０４はパワー消費，メモリ容量およびコストを最小限に抑えることができ る。 相関処理１６８の次に、データ・サンプル・ストリーム１９６は、抽出・復号 ２０１されたデータ・サンプルとなる。この時点で、誤り検出コード（例えば、 循環冗長検査（ＣＲＣ）コード）を利用（２０１）して、コード入力の期間で誤 りを検査することができる。好ましくは、この復 号されたビット２０３は、ＣＲＣ導出された消去情報とともに、データ２０８と して出力され、あるいは音声デコーダ２０６に入力されてから音声２０８として 出力される。 ここで第２図を詳しく参照して、高階層通信ユニットとして動作する好適な実 施例の二重階層通信ユニットを示す。動作モード選択デバイス（図示せず）は、 高階層通信モードで利用されない通信ユニット構成要素１１１，１４１，２０１ を機能停止にする。 送信機部１０２は、情報信号１０６を受ける。この情報信号１０６は、データ またはデジタル化音声を含んでもよい。情報信号１０６がデジタル化音声を含む 場合には、情報信号１０６は音声コーダ１０８によって処理され、デジタル化音 声をさらに符号化する。好ましくは、この音声コーダは、デジタル化音声を表す 符号化データ・ビット数１１０を最小限に抑えるため音声アクティビティ検出（ ＶＡＤ）機構を採用する。あるいは、情報信号１０６がデータを含む場合には、 データは符号化データ・ビット１１０として音声コーダ１０８を通過する。 次に、これらの符号化データ・ビットは、誤り検出および誤り訂正コードで符 号化１１２される。好適な送信機部１０２の設計では、巡回冗長コード（ＣＲＣ ）は誤り検出のために用いられ、畳込みコードは順方向誤り訂正のために用いら れる。ＣＲＣの長さは、演算的な負担をかけずに、誤りを確実に検出できるよう に選択される。畳込みコード の制限長さを選択する際にも同様な方法が採用される。コードの複雑さは、特定 のハードウェア構成に合わせることができる。さらに、二重階層ＰＣＳトランシ ーバ１００は、誤り検出符号化において不均等符号化レートおよびＣＲＣの選択 的適用を利用してもよい。 符号化の次に、データ・ビット・ストリームはインタリーブ（１１２）され、 １つの周波数ホップの送信誤りをより大きな期間において分散する。二重階層通 信ユニット１００は、好ましくは、畳込みインタリーバを構成する。なぜならば 、この構造により、２倍のインタリーブ遅延量を有するブロック・インタリーバ よりも優れたチャネル誤りの分散が得られるためである。周波数ホッピング・ス ロット内で送信される被インタリーブ・シンボルの数に均等に分割可能となるよ うにインタリーバの垂直次元を選択することにより、スロットが脱落しても同期 が可能なようにインタリーバを構築できる。既知の同期プリアンブルがインタリ ーバ出力に追加（１１２）され、データ・ビット・ストリーム１１４は時分割多 元接続（ＴＤＭＡ）送信用にフォーマットされる。データ・ビット・ストリーム １１４は、帯域幅およびシンボル間干渉条件を満たすため、ロールオフ係数０． ５を有する全二乗余弦フィルタ１１６によって濾波される。 この濾波されたデータ・ビット・ストリーム１１８は、好ましくは、４位相変 調（１２０）される（すなわち、直 交位相シフト・キーイング（ＱＰＳＫ）変調される）。４位相変調されたデータ ・ビット・ストリーム１２２は、好ましくは、ミキサ１２４の一方の入力に与え られ、周波数ホッピング・キャリア信号１２６はミキサ１２４の他方の入力に与 えられる。周波数ホッピング・キャリア信号１２６は、好ましくは、所定のパタ ーン（すなわち、周波数ホップ・シンセサイザ１２８は、周波数ホッピング・コ ードを介してステップする）に基づいてホップする所定のＲＦバンド内でキャリ ア信号を生成する周波数シンセサイザ１２８によって生成される。次に、混合さ れた周波数ホッピング信号１３０は、パワー増幅器１３２によって増幅され、最 終段フィルタ１３６に与えられ、アンテナ１３８によって通信チャネル上で送信 される。 所定のＲＦバンドは連続的な周波数バンドである必要はなく、むしろ選択され た周波数シンセサイザが動作できる特定の周波数の範囲内にあるだけでよいこと が当業者に理解される。さらに、通信ユニットにより、同じ多元接続通信システ ムにおいて動作する他の通信ユニットに対する干渉が最小限となるように、特定 の通信ユニットがＲＦバンド上でホップするシーケンスを決定するために、所定 のパターン（すなわち、ホッピング・コード）が用いられる。さらに、周波数ホ ップ送信は、低速フェージングなどのチャネル障害を緩和することを助けるため に採用されることが理解される。さらに、周波数ホッピングを用いることは、 高階層通信システムに別の形式のダイバーシチを提供し、その結果、システム性 能はユーザの速度（例えば、ユーザが車で移動している場合）から独立する。 受信機部１０４は、送信信号を効率的に検出・復号するように設計される。移 動通信において一般的なフェージングおよびマルチパス・チャネルを考慮して、 性能を改善するためにダイバーシチ結合受信機が採用される。受信機１０４にお いて、ダイバーシチ選択デバイス１４１は、第１アンテナ１３８および第２アン テナ１４０から信号を受信する。ただし、これは高階層動作モードでは使用され ないので、アンテナ１４０によって受信される信号のみがフィルタ１４４に出力 される。 各ダイバーシチ分岐（すなわち、第１分岐１３８，１４２，１４６，１５０， １５４，１５８，１６２，１６６および第２分岐１４０，１４４，１４８，１５ ２，１５６，１６０，１６４，１６８）は、まずそれぞれの受信信号を濾波１４ ２，１４４し、約４メガヘルツの低ＩＦ周波数にダウンコンバートする。周波数 シンセサイザ１２８は、ホッピング信号を追従するためダウンコンバート処理１ ５０，１５２内で用いられる。この時点で、信号１５４，１５６はハード・リミ ット１５８，１６０される。この機能により、自動利得制御（ＡＧＣ）の必要が なくなり、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータの所要分解能および受信機 １０４のデジタル部で必要なデータ経路のサイズを大幅 に低減する。 ＲＦおよびＩＦ処理の次に、低ＩＦ信号は帯域通過サンプリングされ、デジタ ル領域１５８，１６０に変換される。比較的低コストのＡ／Ｄコンバータは、好 ましくは、シンボル・レートの１６倍でサンプリングし、４ビットの分解能のみ を有する。以前のハード・リミティング１５８，１６０は４位相波形の大きさを 除去しているので、４ビット量子化を利用できる。この時点で、低複雑度（例え ば、３〜５タップ）のデジタル帯域通過フィルタによって別の濾波が行われ、直 流（ＤＣ）オフセットを除去し、サンプリング雑音を低減し、同相および直交分 岐を分離する。各分岐は４でデシメーションされ、ハード・リミットされたデー タ・サンプルのベースバンドに変換する。低ＩＦ周波数を慎重に選択することに より、通信ユニット１００は画像周波数を利用できるので、ベースバンドへの変 換は容易に行うことができる。 ここで、各分岐は既知の所定の同期ワードと相関１６６，１６８され、最適サ ンプリング・ポイントを決定し、かつキャリア復元を行う。好ましくは、送信信 号構造は、データの前に挿入された同期ワードを有するので、受信信号１６２， １６４の最小限のバッファリングのみで、相関１６６，１６８を行うことができ る。最大相関大きさは、チャネル利得の推定量として機能することができ、この 相関の位相は、信号１６２，１６４によって必要とされる位相訂 正の共役を反映する。最大相関が決定されると、データ・サンプルは、１サンプ ル／シンボルにさらにデシメーションされる。好ましくは、二重階層通信ユニッ ト１００は、オーバサンプリングされたデジタル・データでほんのわずかな処理 を実際に実行する。これにより、受信機部１０４はパワー消費，メモリ容量およ びコストを最小限に抑えることができる。 次に、各分岐１７０，１７２について信号品質推定量または重み付けパラメー タ１７６，１７８が算出１７４され、分岐１８０，１８２はダイバーシチ合成１ ８４される。この処理内で、軟判定復号２０２に必要なスケーリング１７６，１ ７８も、信号１８０，１８２に対して行われる１８４。さまざまな重み付けパラ メータを利用できるが、比率ベースの統計から最良の性能が得られる。高階層通 信ユニット１００が比率ベースの統計を算出できることにより、ハード・リミタ １５８，１６０が存在していてもソフト情報の算出が可能になる。 第１図に示すように、等化器１９８は、可能な受信機部１０４のオプションで ある。このような等化器１９８は、各分岐からの入力１９４，１９６，ならびに ダイバーシチ合成器１８４の出力１８６を必要とする。さらに、等化器１９８が 最適に機能するためには、等化器１９８は、各分岐１９０，１９２およびダイバ ーシチ合成器１８８に微調整情報を出力する必要がある。次に、等化された合成 デー タ・サンプル・ストリームは、デインタリーバ２０２に出力２００される。高階 層ＰＣＳ動作モードは等化器１９８の使用を排除していないので、それを用いる ことによって、周波数ホッピングおよびダイバーシチのみを採用するシステムに 比べてほんのわずかの性能改善しか得られないことが予備結果から分かる。 重み付けおよび合成プロセス１８４の次に、データ・サンプル・ストリーム１ ８６，２００は畳込みデインタリーブ２０２される。デインタリーバ出力は、通 信チャネルによって発生した誤りを訂正するために、ビタビ復号２０２される。 この時点で、誤り検出コード（例えば、巡回冗長検査（ＣＲＣ）コード）を利用 して２０２、コード入力の期間において誤りを検査してもよい。好ましくは、こ の復号されたビット２０４は、ＣＲＣ導出された消去情報とともに、データ２０ ８として出力されるか、あるいは音声デコーダ２０６に入力されてから音声２０ ８として出力される。 第１図および第２図に示す実施例とは異なる好適な実施例の二重階層通信ユニ ット１００を第３図および第４図に示す。この別の好適な実施例の二重階層通信 ユニットは、第１図および第２図を参照して説明したように実質的に動作する。 ただし、他の受信機部１０４の構成要素に対するダイバーシチ選択デバイス１６ ３の位置が変更されている。この位置では、ダイバーシチ選択デバイス１６３は 、受信 機部１０４における相対的な位置のために、ダイバーシチ選択デバイス１４３（ 第１図に図示）よりも、判定プロセスにおいてより良好なチャネル品質情報を利 用できる可能性がある。 ここで第３図をより詳しく参照して、低階層通信ユニットとして動作する二重 階層通信ユニットを示す。二重階層通信ユニットは、以下の点を除いて第１図を 参照して説明したように実質的に動作する。動作モード選択デバイス（図示せず ）は、低階層通信モードで利用されない通信ユニット構成要素１１２，１６６， １７４，１８４，１９８，２０２を機能停止にする。各ダイバーシチ分岐（すな わち、第１分岐１３８，１４２，１４６，１５０，１５４，１５８および第２分 岐１４０，１４４，１４８，１５２，１５６，１６０）は、それぞれの受信信号 をまず濾波１４２，１４４し、約４メガヘルツの低ＩＦ周波数にダウンコンバー ト１５０，１５２する。周波数シンセサイザ１２８は、ＴＤＭＡ信号を追従する ためダウンコンバート処理１５０，１５２内で用いられる。この時点で、信号１ ５４，１５６はハード・リミット１５８，１６０される。ＲＦおよびＩＦ処理の 次に、低ＩＦ信号は帯域通過サンプリングされ、デジタル領域１５８，１６０に 変換される。さらに、ＤＣオフセットを除去し、サンプリング雑音を低減し、同 相および直交分岐を分離するために、別の濾波が行われる。次に、各分岐は４で デシメーションされ、ハード・リミット されたデータ・サンプルのベースバンドに変換する。ここで、ダイバーシチ選択 デバイス１６３はハード・リミットされたデータ・サンプル１６２，１６４を受 け、より良好なチャネル品質を有するチャネル分岐に相当する相関すべき２つの 信号のうち一方を出力する（１６４’）。 第４図をさらに詳しく参照して、高階層通信ユニットとして動作する二重階層 通信ユニットを示す。この二重階層通信ユニットは、以下の点を除いて第２図で 説明したように実質的に動作する。動作モード選択デバイス（図示せず）は、高 階層通信モードで使用されない通信ユニット構成要素１１１，１６３，２０１を 機能停止にする。さらに、ダイバーシチ選択デバイス１６３は、信号１６２，１ ６４を受ける。ただし、ダイバーシチ選択デバイス１６３は高階層動作モードで 用いられないので、信号１６２，１６４は通過され、それぞれの相関回路にそれ ぞれ出力（１６２’，１６４’）される。 第１図および第２図に示す実施例とは異なるさらに別の好適な実施例の二重階 層通信ユニット１００を第５図および第６図に示す。この別の好適な実施例の二 重階層通信ユニットは、第１図および第２図で説明したように実質的に動作する 。ただし、他の受信機部１０４の構成要素に対するダイバーシチ選択デバイス１ ９７の位置が変更されている。この位置では、ダイバーシチ選択デバイス１９７ は、受信機部１０４における相対的な位置のために、ダイバー シチ選択デバイス１４３（第１図に図示）およびダイバーシチ選択デバイス１６ ３（第３図に図示）よりも、判定プロセスにおいてより良好なチャネル品質情報 を利用できる可能性がある。しかし、設計上の取捨選択として、この別の二重階 層通信ユニット１００は、第１図に示す通信ユニット１００に比べて、低階層動 作中にイネーブルすべきより多くの受信構成要素を必要とする。 第５図をさらに詳しく参照して、低階層通信ユニットとして動作する二重階層 通信ユニットを示す。この二重階層通信ユニットは、以下の点を除いて第１図を 参照して説明したように実質的に動作する。動作モード選択デバイス（図示せず ）は、低階層通信モードで使用されない通信ユニット構成要素１１２，１６６， １７４，１８４，１９８，２０２を機能停止にする。各ダイバーシチ分岐（すな わち、第１分岐１３８，１４２，１４６，１５０，１５４，１５８および第２分 岐１４０，１４４，１４８，１５２，１５６，１６０）は、まずそれぞれの受信 信号を濾波１４２，１４４し、約４メガヘルツの低ＩＦ周波数にダウンコンバー トする。周波数シンセサイザ１２８は、ＴＤＭＡ信号を追従するためダウンコン バート処理１５０，１５２内で用いられる。この時点で、信号１５４，１５６は ハード・リミット１５８，１６０される。ＲＦおよびＩＦ処理の次に、低ＩＦ信 号は帯域通過サンプリングされ、デジタル領域１５８，１６０に変換される。さ らに、ＤＣオフセットを除 去し、サンプリング雑音を低減し、同相および直交分岐を分離するために、別の 濾波が行われる。次に、各分岐は４でデシメーションされ、ハード・リミットさ れたデータ・サンプルのベースバンドに変換する。ここで、各分岐は既知の所定 の同期ワードと相関１６６，１６８され、最適サンプリング・ポイントをを決定 し、キャリア復元を行う。相関が決定されると、データ・サンプルはさらに１サ ンプル／シンボルにデシメーションされる。相関プロセス１６６，１６８の次に 、ダイバーシチ選択デバイス１９７はシンボル・レート・データ・サンプル１９ ４，１９６を受け、２つの信号のうち一方（すなわち、より良好なチャネル品質 を有するチャネル分岐に相当する信号）を出力１９９して、データ・サンプルを 抽出・復号２０１させる。 第６図をさらに詳しく参照して、高階層通信ユニットとして動作する二重階層 通信ユニットを示す。この二重階層通信ユニットは、以下の点を除いて第２図で 説明したように実質的に動作する。動作モード選択デバイス（図示せず）は、高 階層通信モードで使用されない通信ユニット構成要素１１１，１９７，２０１を 機能停止にする。 また、第１図ないし第６図に示す好適な実施例のデュアル・モード・デジタル 無線通信ユニット１００は次のように説明できる。デジタル通信システム用のデ ュアル・モード・デジタル無線通信ユニット１００が提供される。この通信ユニ ット１００は、無線通信チャネル上で符号化され た入力情報信号１０６を送信する送信機部１０２を含む。送信機部１０２は、入 力情報信号１０６をデータ・ビット・ストリーム１１０に符号化するデータ・ビ ット・コーダ１０８を含む。エラー・コントローラ１１１，１１２は、送信誤り 保護データ・ビット・ストリーム１１４を生成するためデータ・ビット・コーダ １０８に動作可能に結合される。エラー・コントローラは、以下の２つの送信保 護装置、すなわち（１）データ・ビット・ストリーム１１０を符号化する巡回冗 長検査発生器１１１と、（２）データ・ビット・ストリーム１１０を畳込み符号 化・インタリーブする順方向誤り訂正デバイス１１２とを含む。シンセサイザは 、所定の同期シーケンスを誤り保護データ・ビット・ストリーム１１４に挿入す るためエラー・コントローラに動作可能に結合される。 多重位相変調器１２０は、挿入された同期シーケンスおよび誤り保護データ・ ビット・ストリームを用いて多重位相中間信号を生成するためシンセサイザに動 作可能に結合される。周波数変換器１２４は、中間信号１２２を周波数シンセサ イザ１２８によって生成された無線通信チャネル選択信号１２６と合成すること により、無線周波数符号化入力情報信号１３０を生成するため、多重位相変調器 １２０に動作可能に結合される。周波数シンセサイザ１２８は、（１）非周波数 ホッピング時分割多重接続モードおよび（２）周波数ホッピング符号分割多重接 続モードを含む２ つの特定の動作モードのうち一方で動作する。モード・セレクタ（図示せず）は 、選択された特定の動作モードで使用されない送信保護装置が機能停止されるよ うに、特定の動作モードで用いられる（１）送信保護装置の巡回冗長検査発生器 １１１および（２）送信保護装置の順方向誤り訂正デバイス１１２のうち一方を イネーブルするため、エラー・コントローラ１１１，１１２に動作可能に結合さ れる。 また、通信ユニット１００は、無線通信チャネル上で符号化された入力情報信 号を受信する受信機部１０４を含む。この受信機部１０４は、周波数シンセサイ ザ１２８によって生成される無線通信チャネル選択信号を利用して、第１アンテ ナ１３８および第２アンテナ１４０で受信された信号に相当する受信信号の第１ データ・サンプル・グループ１５４および第２データ・サンプル・グループ１５ ６を生成する復調器１５０，１５２を含む。周波数シンセサイザ１２８は、（１ ）非周波数ホッピング時分割多元接続モードおよび（２）周波数ホッピング符号 分割多元接続モードを含む２つの特定の動作モードのうち一方で動作する。 ハード・リミタ１５８，１６０は、第１データ・サンプル・グループ１５４お よび第２データ・サンプル・グループ１５６における各サンプルの大きさを除去 することにより、第１データ・サンプル・グループ１５４および第２データ・サ ンプル・グループ１５６をハード・リミットするために復調器１５０，１５２に 動作可能に結合される。周 波数変換器１５８，１６０は、時間領域において各データ・サンプル・グループ をデシメーションすることにより、第１および第２グループ１５４，１５６のハ ード・リミットされたデータ・サンプルのサブセットをベースバンド周波数に変 換するためにハード・リミタ１５８，１６０に動作可能に結合される。 相関器１６６，１６８は、各データ・サンプル・グループについて最適サンプ リング・ポイントを独立して決定し、かつ各グループのシンボル・レート・デー タ・サンプルを生成するように、第１および第２グループ１６２，１６４のハー ド・リミットされたデータ・サンプルのサブセットを既知の所定の同期シーケン スに相関するため周波数変換器１５８，１６０に動作可能に結合される。 エラー・コントローラ１７４，１８４，２０１，２０２は、（１）誤り検出ア ルゴリズムまたは（２）誤り訂正アルゴリズムのいずれかのアルゴリズムに基づ いて、各グループのシンボル・レート・データ・サンプル１８０，１８２から推 定された情報信号サンプル２０８を生成するため相関器１６６，１６８に動作可 能に結合される。誤り検出アルゴリズムは、より良好な被推定信号品質を有する アンテナ１３８，１４０に相当する、第１および第２データ・サンプル・グルー プのうち一方１９６を選択し、シンボル・レート・データ・サンプルの選択され たグループ１９６に対して巡回冗長検査を実行し（２０１）、シンボル・レー ト・データ・サンプルの選択されたグループ１９６からデータ・ビットを抽出（ ２０１）することを含む。誤り訂正アルゴリズムは、第１および第２グループ１ ８０，１８２のデータ・サンプルについて重み付け係数１７６，１７８を生成し （１７４）、シンボル・レート・データ・サンプルの第１グループ１８０および 第２グループ１８２をスケーリングし（１８４）、スケーリングされた第１およ び第２シンボル・レート・データ・サンプル１８０，１８２を合成データ・サン プルのストリーム１８６に最大比率合成し、合成されたデータ・サンプルのスト リーム１８６，２００をデインタリーブ（２０２）し、被推定情報サンプル２０ ８に最尤復号（２０２）することを含む。 最後に、モード・セレクタ（図示せず）は、選択された特定の動作モードで使 用されないアルゴリズムに基づいて被推定情報信号サンプル２０８を生成するこ とにかかわる復調器１５０，１５２，ハード・リミタ１５８，１６０，周波数変 換器１５８，１６０，相関器１６６，１６８およびエラー・コントローラ１７４ ，１８４，２０１，２０２が機能停止されるように、デュアル・モード無線通信 ユニット１００の特定の動作モードにかかわる誤り制御アルゴリズムの１つに基 づいて受信信号を受信するために、復調器１５０，１５２，ハード・リミタ１５ ８，１６０，周波数変換器１５８，１６０，相関器１６６，１６８およびエラー ・コントローラ１７４，１８４，２０１，２０２に動 作可能に結合される。 以上、デュアル・モード無線通信ユニット１００は、既知の技術に対していく つかの改善を提供する。いくつかの送信機および受信機構成要素の共用を可能に する通信システム設計における方法は、大幅なコスト節減を提供し、しかも他の デュアル・モード通信ユニット設計に比べて、通信回路の複雑さを最小限に抑え 、低消費電力化を可能にする。 本発明についてある程度の具体性で図説してきたが、実施例の開示は一例にす ぎず、発明の精神および範囲から逸脱せずに、部分および段階の配列および組み 合わせにおいて多くの変更が当業者により可能なことが理解される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ Ｈ０３Ｍ 13/22 8730−5Ｋ Ｈ０４Ｂ 7/26 Ｈ０４Ｌ 1/00 Ｂ 9371−5Ｋ Ｈ０４Ｑ 7/38 (72)発明者 ラスキー，フィリップ・ディー アメリカ合衆国イリノイ州60089バッファ ロー・グローブ、ライラック・レーン130 (72)発明者 チアッソン，グレゴリー・エム アメリカ合衆国イリノイ州60010バーリン トン、チャンバース・ドライブ4969

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．デジタル通信システム用のデュアル・モード無線通信ユニットであって： （ａ）入力情報信号を送信誤りから保護する誤り制御手段であって、（ｉ）前 記入力情報信号を誤り保護データ・ビット・ストリームに符号化する誤り検出手 段と、（ｉｉ）前記入力情報信号を誤り保護データ・ビット・ストリームに符号 化する順方向誤り訂正手段とを含む送信保護装置によって構成される誤り制御手 段；および （ｂ）前記誤り制御手段に動作可能に結合され、前記デュアル・モード無線通 信ユニットの特定の動作モードで使用される前記通信保護装置の（ｉ）前記誤り 検出手段および（ｉｉ）前記順方向誤り訂正手段のうち一方のみをイネーブルす るモード選択手段； によって構成されることを特徴とするデュアル・モード無線通信ユニット。 ２．（ａ）前記誤り検出手段は、前記入力情報信号を符号化する巡回冗長検査発 生手段からなり、 （ｂ）前記順方向誤り訂正手段は、前記入力情報信号を畳込み符号化し、イン タリーブする手段からなることを特徴とする請求項１記載のデュアル・モード無 線通信ユニット。 ３．前記モード選択手段は、選択された特定の動作モード で使用されない前記送信保護装置を機能停止する手段からなることを特徴とする 請求項１記載のデュアル・モード無線通信ユニット。 ４．（ａ）前記誤り制御手段に動作可能に結合され、入力情報信号をデータ・ビ ット・ストリームに符号化するデータ・ビット符号化手段であって、前記データ ・ビット・ストリームは、その後の送信保護符号化のために前記誤り制御手段に 与えられるデータ・ビット符号化手段；および （ｂ）前記誤り制御手段に動作可能に結合され、所定の同期シーケンスを前記 誤り保護データ・ビット・ストリームに挿入する同期手段； をさらに含んで構成されることを特徴とする請求項１記載のデュアル・モード 無線通信ユニット。 ５．（ａ）前記誤り制御手段に動作可能に結合され、前記誤り保護情報信号を用 いて多重位相中間信号を生成する多重位相変調手段；および （ｂ）前記多重位相変調手段に動作可能に結合され、前記中間信号と、周波数 シンセサイザによって生成された無線通信チャネル選択信号とを合成することに より、無線周波数送信信号を生成する周波数変換手段であって、前記周波数シン セサイザは、（ｉ）非周波数ホッピング時分割多元接続モードおよび（ｉｉ）周 波数ホッピング符号分割多元接続モードを含む２つの特定の動作モードのうち一 方で動作する周波数変換手段； をさらに含んで構成されることを特徴とする請求項１記載のデュアル・モード 無線通信ユニット。 ６．デジタル通信システム用のデュアル・モード無線通信ユニットであって： （ａ）（ｉ）誤り検出アルゴリズムおよび（ｉｉ）誤り訂正アルゴリズムから なるグループから選択されるアルゴリズムに基づいて、無線通信チャネル上で受 信される信号から被推定情報信号サンプルを生成する誤り制御手段；および （ｂ）前記誤り制御手段に動作可能に結合され、前記デュアル・モード無線通 信ユニットの特定の動作モードに関連するアルゴリズムのグループの一方に基づ いて受信信号を受けるモード選択手段； によって構成されることを特徴とするデュアル・モード無線通信ユニット。 ７．（ａ）前記誤り検出アルゴリズムに基づいて被推定情報信号サンプルを生成 する前記手段は、第１および第２アンテナにおいて受信された信号に相当する受 信信号のデータ・サンプルの第１および第２グループを生成し、より良好な被推 定信号品質を有するアンテナに相当するデータ・サンプルの第１および第２グル ープのうち一方を選択し、データ・サンプルの選択されたグループに対して巡回 冗長検査を実行し、データ・サンプルの選択されたグループからデータ・ビット を抽出する手段からなり；および （ｂ）前記誤り訂正アルゴリズムに基づいて被推定情報信号を生成する前記手 段は、第１および第２アンテナにおいて受信された信号に相当する受信信号のデ ータ・サンプルの第１および第２グループを生成し、前記第１および第２グルー プのデータ・サンプルの重み付け係数を生成し、シンボル・レート・データ・サ ンプルの第１および第２グループをスケーリングし、前記第１および第２のスケ ーリングされたシンボル・レート・データ・サンプルを合成データ・サンプルの ストリームに最大比率合成し、前記合成されたデータ・サンプルのストリームを デインタリーブし、被推定情報サンプルに最尤復号する手段からなることを特徴 とする請求項６記載のデュアル・モード無線通信ユニット。 ８．前記モード選択手段は、選択された特定の動作モードで使用されないアルゴ リズムに基づいて被推定情報信号サンプルを生成する手段を機能停止にする手段 からなることを特徴とする請求項６記載のデュアル・モード無線通信ユニット。 ９．（ａ）周波数シンセサイザによって生成される無線通信チャネル選択信号を 用いて、第１および第２アンテナにおいてそれぞれ受信される信号に相当する受 信信号のデータ・サンプルの第１および第２グループを生成する復調手段であっ て、前記周波数シンセサイザは、（ｉ）非周波数ホッピング時分割多元接続モー ド；および（ｉｉ）周波数 ホッピング符号分割多元接続モードを含む２つの特定の動作モードのうち一方で 動作する復調手段； （ｂ）前記復調手段に動作可能に結合され、データ・サンプルの第１および第 ２グループにおける各サンプルの強度を除去するハード・リミット手段； （ｃ）前記ハード・リミット手段に動作可能に結合され、時間領域においてサ ンプルのグループをデシメーションすることにより、第１および第２グループの ハード・リミットされたデータ・サンプルのサブセットをベースバンド周波数に 変換する周波数変換手段；および （ｄ）前記周波数変換手段に動作可能に結合され、データ・サンプルのグルー プのハード・リミットされたデータ・サンプルのサブセットを、既知の所定の同 期シーケンスに相関させて、前記グループのシンボル・レート・データ・サンプ ルを生成するために前記データ・サンプルのグループについて最適サンプリング ・ポイントを独立して決定する相関手段であって、前記相関手段は、前記誤り制 御手段が前記誤り検出アルゴリズムに基づいて被推定情報信号サンプルを生成す る場合に、前記シンボル・レート・データ・サンプルを前記誤り制御手段に与え 、前記相関手段は、前記誤り制御手段が前記誤り訂正アルゴリズムに基づいて被 推定情報信号サンプルを生成する場合に、チャネル探測情報を決定し、ダイバー シチ合成および最尤復号のために前記第１および第２グループのハード・リミッ トされたシン ボル・レート・データ・サンプルの重み付け係数を生成し、シンボル・レート・ データ・サンプルの第１および第２グループをスケーリングし、前記第１および 第２のスケーリングされたシンボル・レート・データ・サンプルを合成データ・ サンプルのストリームに最大比率合成し、合成されたシンボル・レート・データ ・サンプルのストリームを前記誤り制御手段に与える相関手段； をさらに含んで構成されることを特徴とする請求項６記載のデュアル・モード 無線通信ユニット。