マルチホップブースタ
アップリンク信号の透かしを有する双方向無線リピータ、ブースタシステム等が開示される。リピータは、無線受信機および無線送信機を有してネットワーク送受信機と通信するネットワークユニットを含む。送受信機は、無線受信機および無線送信機を有してユーザ送受信機と通信するユーザユニットと、ネットワーク送受信機とネットワークユニットとの間、ユーザ送受信機とユーザユニットとの間、および、ネットワークユニットとユーザユニットとの間を含む自律ホップにおいてネットワーク送受信機とユーザ送受信機との間で信号を通信するためのネットワークユニットとユーザユニットとの間における双方向通信路とを含む。ネットワークユニットおよび／またはユーザユニットは、他方のユニットのチャネルイコライザをトレーニングするためにトレーニング系列をその他方のユニットに対して反復的に送信する。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
[0001]本特許出願は、合衆国法典第３５巻第１１９条（ｅ）のもとに、名称が「マルチホップブースタ」である２００７年４月２５日に出願された米国仮出願第６０／９２６，２７３号（代理人整理番号３５９２８−５０８−ＰＲＯ）の恩恵を主張し、これは参照することによって本明細書に組み込まれる。
【技術分野】
【０００２】
[0002]この文書は、新規な双方向無線リピータおよびブースタを記載している。
【背景技術】
【０００３】
[0003]大部分の３Ｇおよびいわゆる４Ｇシステム（４Ｇシステムは、大部分は直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）変調に基づいている）は、高いデータレートをサポートしており、それ自体はＧＳＭ等の２Ｇシステムと比較して帯域幅（ＢＷ）がより大きい通信チャネルを有する。例えば、５ＭＨｚにおける広帯域符号分割多重接続（ＷＣＤＭＡ）チャネルは、２００ｋＨｚのＧＳＭよりも２５倍大きい一方で、ＷｉＭａｘチャネルのＢＷは、５０倍以上大きい。
【０００４】
[0004]上述した動作が単一の通信チャネルについて真実である一方で、グローバル・システム・フォー・モバイル（ＧＳＭ）周波数ホッピング（ＦＨ）機能は、ＧＳＭ装置が完全に割り当てられたスペクトルをホップするのを可能とし、これは、単一のＧＳＭチャネルが、セッションの最中に、静的ＷＣＤＭＡまたはＷｉＭａｘチャネルよりも非常に広いＢＷで動作することを意味する。これは、事実上、ＦＨアルゴリズムに追従する能力を有しないリピータまたはブースタ装置が、大抵は所定のオペレータに対して割り当てられた全体のスペクトルであるＧＳＭ通信チャネルが飛び越えることが可能とされるスペクトル全体を「通過」しなければならないことを意味する。
【０００５】
[0005]さらに、所定のオペレータについてのＧＳＭの割り当てスペクトルは、隣接していてもよく、または、隣接していなくてもよい。また、周波数が認可された「所望の」ネットワークプロバイダのみで動作して、「所望の」オペレータの認可されたスペクトルの外側にあるチャネルにおけるいかなる動作も回避することが、リピータおよびブースタ装置にとって望ましい。この要件は、リピータ（またはブースタ）が、隣接してもよくまたは隣接していなくてもよい特定のチャネルの組のみによって動作するように設計されていなければならないことを意味する。図２は、所定のエリアにおける所定のオペレータが、合計で３０ＭＨｚ（１５ＭＨｚのアップリンクおよび１５ＭＨｚのダウンリンク）となる３つの隣接しない１０ＭＨｚの帯域を有し、ＧＳＭ派生ネットワークが、任意の７５個の利用可能なチャネルで周波数ホップすることができるような状況の例を図示している。理想的には、図２において示されるリピータは、示されているように、関心のあるチャネルのみを選択して増幅して反復する。
【０００６】
[0006]さらに、反復されたスペクトルが、ここでは、所定の方向に１５ＭＨｚであることから、ネットワークとユーザユニットとの間のディジタルリンクは、より非常に大きい動作ＢＷ（一方向で１５×２×２×１０＝６００Ｍｂｓ／ｓ）を必要とする。これは可能ではあるものの、小型の消費者装置にとって実用的ではないことがある。スペクトルの大部分が同時に使用される場合には、無認可の帯域における動的周波数選択（ＤＦＳ）およびスペクトルのエミッションマスク等のスペクトル規制および規制要件を満たすこともまた困難であることがある。したがって、ＯＦＤＭベースのリンク（または、任意の他のディジタル変調リンク）は、ネットワークとユーザユニットとの間の中間ホップについての最も適切な解決策ではあり得ない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
[0007]この文書は、ユーザと、無認可の帯域（ＩＳＭおよび／またはＵＮＩＩ）において動作し且つセルラー（または無線）ネットワーク通信チャネルをサポートするネットワークユニット（図１）との間における中間ホップ（図１におけるホップ２）についての新規な双方向通信システムおよび方法を開示する。本システムおよび本方法は、無認可の帯域（図１におけるホップ２）における所定の通信帯域幅についてのより広い反復スペクトル（帯域幅）のサポートを可能とする。また、ブースタが他の第三者ネットワーク周波数で動作せず、かつ反復しないことを意味するブースタの「ネットワークフレンドリー」動作を可能とするチャネルおよびスペクトル選択アルゴリズムが開示される。これは、事実上、他の第三者ネットワークにおけるリピータ動作によって引き起こされる任意の不測の不都合をなくす。最後に、コントロールおよびデータ通信チャネルおよび機構が、あらゆるプロトコル層（物理層およびＭＡＣ層を含む）におけるメッセージがリピータ（ブースタ）と動作ネットワークとの間で交換されるのを可能とするリピータについて定義される。
【０００８】
[0008]この文書は、セルラー無線通信ネットワークにおいてネットワーク送受信機とユーザ送受信機との間におけるトラフィックを仲介するリピータを記載する。リピータは、少なくとも１つの無線受信機および少なくとも１つの無線送信機を有して上記ネットワーク送受信機と通信するように構成されているネットワークユニットを含む。送受信機は、さらに、少なくとも１つの無線受信機および少なくとも１つの無線送信機を有して上記ユーザ送受信機と通信するように構成されているユーザユニットと、上記ネットワーク送受信機と上記ネットワークユニットとの間、上記ユーザ送受信機と上記ユーザユニットとの間、および、上記ネットワークユニットと上記ユーザユニットとの間を含む自律ホップにおいて上記ネットワーク送受信機と上記ユーザ送受信機との間で信号を通信するための上記ネットワークユニットと上記ユーザユニットとの間における双方向通信路とを含む。上記ネットワークユニットと上記ユーザユニットとの間のホップは、信号を通信し、且つ、上記信号の伝搬チャネル時間分散およびフェージングを低減するために少なくとも１つのチャネルイコライザを使用する上記ユーザユニットおよび上記ネットワークユニットの各無線受信機を含む無線ホップである。上記ネットワークユニットおよび／または上記ユーザユニットは、さらに、他のユニットの上記少なくとも１つのチャネルイコライザをトレーニングするためにトレーニング系列を上記他のユニットに対して反復的に送信するように構成されている。
【０００９】
[0009]１つ以上の実施形態の詳細が、添付図面および以下の記載において説明される。他の特徴および効果は、記載および図面から、ならびに、特許請求の範囲から明らかとなる。
【００１０】
[0010]これらのおよび他の態様は、以下の図面を参照してここで詳細に記載される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】３ホップブースタシステムを示している。
【図２】新規のリピータまたはブースタ要件を図示している。
【図３】ネットワークユニットのダウンリンクデータパスを示している。
【図４】他のネットワークユニットのダウンリンクデータパスを示している。
【図５】ユーザユニットのダウンリンクデータパスを示している。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
[0016]様々な図面における同様の参照符号は、同様の要素を示している。
【００１３】
[0017]以下の記載は、ＰＣＳ帯域において動作する北米のＧＳＭ派生ネットワークに基づいている。軽微な変更によって、以下に記載されたシステムおよび技術は、ＧＳＭ／ＧＰＲＳ／ＥＤＧＥ、ｃｄｍａ２０００、ＷＣＤＭＡ、ＷｉＭａｘ、ならびに、任意の他のセルラーおよび／または無線通信システムに適用されることができる。双方とも名称が「Ｓｈｏｒｔ−Ｒａｎｇｅ Ｂｏｏｓｔｅｒ」であり、参照することによってその内容が全ての目的のために本明細書に組み込まれるＭｏｈｅｂｂｉによって２００３年９月３日に出願された国際公開第２００５０２５０７８号、および、２００４年１月１２日に出願された国際公開第２００５０６９２４９号は、３ホップ短距離ブースタまたはリピータを記載している。
【００１４】
[0018]この文書は、アップリンク上のリピータによってサポートされる個々のチャネルまたはチャネルの群に透かしを入れるための新規な技術を記載する。そして、透かし情報は、リピータの位置がネットワークに知られていると仮定すれば、携帯電話の位置を確立するために、リピータの所在地（例えば住居）に基づく呼び出しの価格差別を行うために、および、リピータを介して呼び出しが行われ、したがってダウンリンク送信電力等のより少ないネットワーク資源を使用するのを確立するために使用されることができる。特定の呼び出しがリピータ（ブースタ）によってサポートされる場合には、呼び出しに必要なネットワーク資源はより少なくなることから、その呼び出しを価格差別することが可能である。情報に透かしを入れることはまた、電波到達時間差（ＴＤＯＡ）、アシスト型ＧＰＳ（ＡＧＰＳ）等の他の位置決め技術を補助するために使用されることができる。
【００１５】
[0019]図３は、ネットワークユニットについてのダウンリンクデータパス３００を示しているブロック図である。データパスは、複雑なフォーマットである。ユーザユニットについての関連する複雑なダウンリンクデータパスが図５において示されている。ダウンリンクデータパス３００において、リピータ（ブースタ）は、（ＲＦ ＦＥにおいて）割り当てられたＰＣＳ帯域のダウンリンクスペクトル全体を周波数逓降し、アナログ・ディジタル変換器（ＡＤＣ）３０２によってそれをディジタル化する。所定のオペレータについてのシステムがそれにわたって周波数ホップすると見込まれるＰＣＳスペクトルの連続部分を周波数逓降してディジタル化することもまた可能である。場合によっては、スペクトルの関心のあるブロックをカバーするために、数個のＲＦ送受信機を同時に使用することは、より実用的であり得る。
【００１６】
[0020]図２を振り返ると、ＰＣＳスペクトルのＥ、ＦおよびＣ−４ブロックについて関心があり、他の全てのブロックは、ブースタのデータパスにおいて回避される。関心のある帯域を選択するために、他のチャネルを閉鎖するとともに、２００ｋＨｚのチャネル化フィルタ、好ましくはＦＦＴ部３０６が後段に続く多相フィルタ３０４が、ＡＤＣ３０２に接続されることができる。ＦＦＴ部３０６の出力において、原スペクトルのＢＷに応じて、多くの２００ｋＨｚチャネルがある。例えば、Ｅ、ＦおよびＣブロックのみがディジタル化（すなわち２５ＭＨｚ）された場合には、１２５個のチャネルがあり、７５個のみが選択されてユーザユニットまで通過されるべきである。スペクトルおよびチャネル選択のチャネル化が、ユーザユニットにおいて行われることができるが、これらのタスクがネットワークユニットにおいて実行されることは、それがまた１２５個のチャネルから７５個のチャネルまで信号ＢＷを削減してＵＮＩＩチャネルのＢＷ要件を低減するため、好ましい。
【００１７】
[0021]スペクトルのチャネル化の後、各チャネル（周波数制御チャネル（ＦＣＣＨ）、同期制御チャネル（ＳＣＨ）、および、報知制御チャネル（ＢＣＣＨ））の平均受信信号強度（ＲＳＳＩ）が「ＦＣＣＨおよびＳＣＨおよびＢＣＣＨ検出」モジュール３０８において測定されて記録され、これらのＲＳＳＩの測定値に基づいて、選択されたチャネルからの最も強い可能なＢＣＣＨキャリアが識別される。最も強いチャネルの選択の後、「クロック発生器」モジュール３１０および局部発振器（ＬＯ）３１２に基準周波数を出力するためにＦＣＣＨが使用され、発生された基準周波数が局部発振器周波数誤差を訂正するために使用され、ＬＯ３１２およびクロックをＢＴＳ周波数基準までロックする。
【００１８】
[0022]この動作の後、同期チャネル（ＳＣＨ）が検出され、ＢＣＣＨメッセージが他のシステム報知情報とともにモバイルネットワークコード（ＭＮＣ）および位置登録エリア識別子（ＬＡＩ）を抽出するために復号される。復号されたＭＮＣが所望のＰＬＭＮに属する場合には、ＬＡＩは、リピータ（ブースタ）によってサポートされなければならない所定のエリアにおけるアクティブチャネル（この例においては７５個）のリストを決定するために使用される。所望のチャネルのリストは、サンプリングレートを高めて１５ＭＨｚの総ＢＷをサポートしながら、チャネルを選択して２００ｋＨｚ間隔であるキャリア上において隣同士のそれらを変調する「チャネル選択およびマルチプレクスおよび逆ＦＦＴ」モジュール３１４（図４におけるモジュール４１２）に渡される。隣接するチャネルが互いと干渉しないように周波数計画が同じセルにおける隣接チャネルを回避するために使用されるため、それらが到達する際のチャネルの順序は追従されるべきである。
【００１９】
[0023]不連続のスペクトル境界において、２つの強いチャネルが結局は隣同士になる場合には、チャネルの割り当て順序は、低いＲＳＳＩを有するチャネルによって変更されなければならないか、または、「ダミー」チャネルが２つの強いチャネル間に挿入されるのを必要とする。最終の波形がＵＮＩＩ帯域のスペクトルのエミッションマスクを妨害しないのを確認することにもまた注意を払う必要がある。この点における波形は、波形がセルラーＲＦ ＦＥに入るダウンリンク信号のものとは異なる場合であっても、少なくとも、全ての（７５個の）ＧＳＭチャネルを含む。ＢＴＳ（および、アップリンクにおけるＭＳ）から送信される原信号において、８・１／４のシンボルデュレーション（−３０μ秒）の電力傾斜間隔があり、情報は送信されない。
【００２０】
[0024]タイムスロット（ＴＳ）境界、および、したがって間隔の始まりは、ＳＣＨから抽出されたＴＳタイミングによって検出されることができ、２つの目的のために使用されることができる。
【００２１】
[0025]１）プリアンブルおよび制御チャネルシンボルの挿入−このタスクは、「プリアンブルおよびＣＣＨ挿入」モジュール３１６によって実行される。１つ、２つ、または、それ以上のシンボルが使用されることができるものの、プリアンブルは、８０２．１１ａのプリアンブルのロングシンボルと同様とすることができる。ＣＣＨシンボルはまた、ネットワークからユーザユニットまでシステム情報を運ぶ８０２．１１ａのＯＦＤＭシンボルと同様とすることができる。ここで留意すべきは、同様のリンクがユーザとネットワークユニットとの間におけるアップリンクに存在するということである。
【００２２】
[0026]２）ＴｘからＲｘおよびその逆のＵＮＩＩ帯域送受信機の切り替え−この動作は、レーダ探知のために必要とされ、次の送信期間（例えば１．１５４ミリ秒）のための第２のチャネルへの送信の切り替え、および、第１のチャネル上の送受信機をＲｘモードに切り替えて逆のリンク送信を受信してレーダパルスを探知する前に、短期間（例えば１．１５４ミリ秒）、ＵＮＩＩチャネル上に送信することによって実行される。アップリンク送信がない場合には、送受信機の切り替えは、ダウンリンクのＴＳ境界に基づく。しかしながら、ＭＳがアップリンク上の送信を開始するとすぐに、ＴＳ転送時間が定められ、任意のアップリンクのタイムスロット中に切り替えを回避し、ダウンリンクのスロット境界のうちの１つにおいて切り替えを保つように切り替え時間を変動するために使用される。
【００２３】
[0027]ディジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）３２０よりも前段のローパスフィルタ（ＬＰＦ）３１８は、たとえ合成アナログ波形スペクトルの形状が何であろうと、ＵＮＩＩ帯域のためのスペクトルの送信マスクを確実に達成する。大方の場合、ＬＰＦ３１８の効果は、図５において示される受信機側と等しくされることができる。
【００２４】
[0028]ネットワークユニットのダウンリンクデータパスの他の実施形態が図４において示されている。この実施形態において、ＧＳＭベースバンド（ＢＢ）アルゴリズムの一部である図３の「ＦＣＣＨおよびＳＣＨおよびＢＣＣＨ検出」モジュール３０８の代わりに、完全ＧＳＭモバイルＢＢモジュール４０８が、ＭＡＣとともに使用され、ネットワークユニットが、全ての上述したチャネルと同様にトラフィック（ＴＣＨ）および他のシステムチャネルを復号するのを可能とする。これらの追加のチャネルの復号は、ネットワークユニットがネットワークから「専用」メッセージを受信するのを可能とする。さらに、「ブースタアプリケーション」モジュール４１０とともに「ＧＳＭ ＢＢおよびＭＡＣ」モジュール４０８を含むことは、ネットワークユニットがＰＬＭＮネットワークによって専用の双方向通信リンクを構成するのを可能とし、リピータ（ブースタ）とネットワークとの間で制御および情報を（物理層メッセージと同様に）交換する。これらのメッセージは、アプリケーション層から物理層までの任意の層に属することができる。
【００２５】
[0029]ユーザユニットのダウンリンクデータパスが図５において示されている。第２のホップにおけるフェージングの緩和が許容範囲にある性能に必須であるため、ＲｘのＳＮＲが十分に高い場合に、単一のブランチ受信機（ダイバーシティではない）によって動作するのが可能であっても、ユーザユニットのＵＮＩＩチャネル受信機は、好ましくは、最大比合成（ＭＲＣ）等の少なくとも２ブランチのアンテナダイバーシティ配置を有する。
【００２６】
[0030]各送受信機に接続されているＡＤＣ５０６は、レーダ探知モジュール５０８、チャネル評価モジュール５１０、および、イコライザ５１２の３つのモジュールに順次接続されている。レーダ探知モジュール５０８は、レーダパルスを探知するためにレーダ探知アルゴリズムを実行する。このアルゴリズムは、ＧＳＭが最低９ｄＢのＳＮＲがリンクの全体にわたって維持されるのを必要とするため、単純なＲＳＳＩおよび所望の閾値に基づくことができる。閉ループ電力制御は、レーダ探知を可能とするＵＮＩＩ帯域におけるＧＳＭチャネルの必要なＳＮＲを維持するために使用されてもよい。
【００２７】
[0031]信号が時間分散チャネルにおけるものであることから、任意のダイバーシティ合成の前に、受信機の各ブランチ上のチャネルイコライザ５１２を使用することは重要である。新たな送信時期のそれぞれの始まりに送信されるプリアンブルは、イコライザのトレーニングのために使用される。このプリアンブルは、チャネル評価モジュール５１０によって抽出される。与えられたプリアンブルの長さが十分でない場合には、より大きいプリアンブルを得るために、先に格納された送信時期からのプリアンブル履歴を使用することが可能である。一組のイコライザの重みに収束するために動作の始まりに長いプリアンブルを使用すること、及び、その後、より短い進行中のプリアンブルを使用することにより、各送信時期間の短時間に経験される小さい重み変更のために追跡して収束することもまた可能である。さらに、各ＧＳＭのＴＳが約５７７ｇ秒であるため、送信デュレーションが数個のＴＳよりも長いと仮定するならば、１つの送信時期（例えば１１．５４ミリ秒）において、数個（例えば１０個）のプリアンブルが送信されることが可能である。チャネルイコライザ５１２は、単純なゼロフォーシングアルゴリズムに基づくことができ、または、低いＳＮＲにおけるより良好なノイズ特性のために、最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）アルゴリズムが使用されることができる。他の等化技術もまた使用されることができる。イコライザ５１２は、時間分散を除去してＳＮＲを改善し、コヒーレント合成についての各ブランチの位相を訂正する。
【００２８】
[0032]コヒーレント合成の後、制御チャネル（ＣＣＨ）デコーダ５１４が制御チャネルを復号し、メッセージが、多相フィルタ５１６、ＦＦＴモジュール５１８、および、「デマルチプレクスおよびチャネル選択および逆ＦＦＴ」モジュール５２０を構成するために使用される。これらのモジュールのタスクは、２００ＭＨｚチャネル内への入力信号をチャネル化し、サンプリングレートを変化させ、それらの原位置に対する入力チャネルを復調し、新たな信号ＢＷをサポートするようにサンプリングレートを高め、逆ＦＦＴを実行することである。基準周波数信号を抽出するためにネットワークユニットにおいて使用された同じＦＣＣＨチャネルは、ＦＣＣＨ検出モジュール５２２によって検出されるのにともない、基準周波数を抽出するためにユーザユニットにおいて使用されることができる。他の方法では、プリアンブルおよび／またはＣＣＨは、２つのネットワークおよびユーザユニットを周波数ロックするために使用されることができる。ＵＮＩＩ送受信機を切り替えるための時間同期はまた、プリアンブルおよび／またはＣＣＨシンボルタイミング、および／または、同様のＳＣＨ検出部（図５において示されていない）に基づくことができる。出力波形は、ＤＡＣを介した送信のためにセルラー送受信機に対して送信される。
【００２９】
[0033]アップリンクデータパスは、以下の差異を除いて、ダウンリンクデータパスと同様である。ユーザユニットにおいて、「ＦＣＣおよびＳＣＨおよびＢＣＣＨ検出」モジュールの必要がない。その代わり、ＲＳＳＩ評価部は、アップリンク送信のレベルおよびタイミングをみつけるために使用される。タイミングおよびＲＳＳＩレベル情報は、ＵＮＩＩリンク上における最良の切り替え時間の選択のためにネットワークユニットに対して送信される。ネットワークユニットにおいて、双方のユニットがダウンリンクデータパスのおかげでＢＴＳに完全に同期するため、「ＦＣＣＨ検出」モジュールの必要がない。
【００３０】
[0034]アップリンク信号は、ユーザユニットもしくはネットワークユニットまたは双方において透かしを入れられることができる。与えられたチャネルまたはチャネルの群におけるアップリンク信号は、多くの様々な技術のいずれかにしたがって透かしを入れられることができる。まず、そのような技術は、可変遅延（または遅延ホッピング）透かしである。可変遅延透かしにおいて、アップリンクデータパスは、固定待ち時間を有する中間ホップ（図１におけるホップ２）を有する。この待ち時間は、信号がセル−Ｆｉを介して送信された受信機側において指示を与える所定の方法で変動されることができる。可変待ち時間がＧＳＭ受信機のイコライザウィンドウ（ＷＣＤＭＡおよびＣＤＭＡのＲＡＫＥ受信機の探索ウィンドウ、および、ＷｉＭａｘ等のＯＦＤＭシステムのサイクリックプレフィックスまたはエクステンション）の範囲内に保たれる限り、受信機は、スロット毎ベースでさえも変動を追跡することができる。遅延変動がホッピング系列または情報データに基づいている場合には、リピータ識別子等の情報をネットワークに対して転送することもまた可能である。
【００３１】
[0035]他の技術は、ブランクおよびバースト（ｂｌａｎｋ−ａｎｄ−ｂｕｒｓｔ）透かしである。図３および図４を振り返ると、ダウンリンクデータパスの最初の３つの信号処理部は、多相フィルタ３０４、４０２、ＦＦＴ３０６、４０６、ならびに、チャネル選択およびマルチプレクスおよび逆ＦＦＴ３１４、４１２である。同じデータパスがリピータシステムのアップリンクについて使用されることができる。ＦＦＴ３０６、４０６の出力（またはチャネル選択およびマルチプレクスおよび逆ＦＦＴ３１４、４１２への入力）において、全ての関連するチャネルのＲＳＳＩが監視されることができ、アップリンクのタイムスロットの有無が全てのチャネルにおいて検出されることができる。この動作は、先に抽出されたスロットタイミング情報によって補助されることができる。一旦アップリンクのタイムスロット送信の存在が所定のチャネルにおいて検出されると、コードまたはデータである知られている系列が、携帯電話の原送信信号（バースト）の代わりに、アップリンク上に送信されることができる。置換バーストは、ＧＳＭの原通常バースト（または任意の他のバースト）と同様の構造を有することができるか、または、属性（例えば、同様の時間デュレーションや送信電力等）の全てではないが一部を共有してもよい。そして、これらの「置換」バーストは、所定のアップリンクのチャネルまたはチャネルの群に挿入された透かし情報を明らかにするために専用の受信機（または変更されたＢＴＳ受信機）において検出されることができる。これは、原アップリンク送信を除去するブランクおよびバースト動作であり、通信リンク品質の低下を引き起こす。しかしながら、この動作の反復率は、低下がエンドツーエンドのセルラーリンクの十分な動作のための許容レベルの範囲内であるようなものとすることができる。
【００３２】
[0036]さらに他の透かし技術は、ディムおよびバースト（ｄｉｍ−ａｎｄ−ｂｕｒｓｔ）である。ディムおよびバースト技術の動作は、タイムスロットの一部のみが透かし信号によって置換されることを除いて、ブランクおよびバースト技術と同様である。例えば、透かし信号は、タイムスロットの半分まで占めることができ、データ部の正確な復号のために他の半分および中間アンブルをそのままにすることができる。この技術において、透かし信号のリンク品質への影響は、より少ない。
【００３３】
[0037]他の透かし技術は、アンダーレイ署名である。ＧＳＭ受信機は、許容ＢＥＲおよびリンク品質を有する受信信号の十分な復調および復号のために１２ｄＢのＳＮＲ（または信号対雑音プラス干渉（ＳＮＲＩ））を必要とする。したがって、所定のバースト電力よりも１５から２０ｄＢ少ない電力を有するアンダーレイ署名信号は、リンクＢＥＲにおいてほとんど効果を有しないが、所定のチャネル上の透かし信号として使用されることができる。しかしながら、そのようなアンダーレイ署名を検出するために、通常は相関および／または平均化（コヒーレントまたは非コヒーレント）によって実現されるかなりの処理利得が必要とされる。そのような署名は、所定のチャネルにおいて（すなわち、図３におけるＦＦＴ部３０６の出力において）ＲＳＳＩ変動を最初に検出し、その後、タイムスロットと揃えられたコードを挿入することにより、ブランクおよびバースト技術と同様の方法で挿入されることができる。いくつかのタイムスロットにわたるコヒーレント相関を可能とするために、所定のアップリンクチャネルにおける受信タイムスロットの中間アンブル受信位相を検出すること、および、この位相情報を使用して、中間アンブルを有する位相において複雑なアンダーレイ署名を挿入することもまた可能である。これにより、受信機は容易に利用可能である中間アンブル位相を検出し、必要な処理利得が実現されるまで、受信タイムスロットをコヒーレントに合計し続けるために検出された中間アンブル位相を使用することが可能となる。中間アンブル位相の検出における待ち時間を低減するために、アンダーレイは、各バーストとともに並べられた最低６０ビット長を与える時間バーストの第２のデータ部と揃えられることができる。
【００３４】
[0038]いくつかの実施形態が詳細に上述されているが、他の変形例が可能である。他の実施形態は、以下の特許請求の範囲の範囲内にある。
【関連出願の相互参照】
【０００１】
[0001]本特許出願は、合衆国法典第３５巻第１１９条（ｅ）のもとに、名称が「マルチホップブースタ」である２００７年４月２５日に出願された米国仮出願第６０／９２６，２７３号（代理人整理番号３５９２８−５０８−ＰＲＯ）の恩恵を主張し、これは参照することによって本明細書に組み込まれる。
【技術分野】
【０００２】
[0002]この文書は、新規な双方向無線リピータおよびブースタを記載している。
【背景技術】
【０００３】
[0003]大部分の３Ｇおよびいわゆる４Ｇシステム（４Ｇシステムは、大部分は直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）変調に基づいている）は、高いデータレートをサポートしており、それ自体はＧＳＭ等の２Ｇシステムと比較して帯域幅（ＢＷ）がより大きい通信チャネルを有する。例えば、５ＭＨｚにおける広帯域符号分割多重接続（ＷＣＤＭＡ）チャネルは、２００ｋＨｚのＧＳＭよりも２５倍大きい一方で、ＷｉＭａｘチャネルのＢＷは、５０倍以上大きい。
【０００４】
[0004]上述した動作が単一の通信チャネルについて真実である一方で、グローバル・システム・フォー・モバイル（ＧＳＭ）周波数ホッピング（ＦＨ）機能は、ＧＳＭ装置が完全に割り当てられたスペクトルをホップするのを可能とし、これは、単一のＧＳＭチャネルが、セッションの最中に、静的ＷＣＤＭＡまたはＷｉＭａｘチャネルよりも非常に広いＢＷで動作することを意味する。これは、事実上、ＦＨアルゴリズムに追従する能力を有しないリピータまたはブースタ装置が、大抵は所定のオペレータに対して割り当てられた全体のスペクトルであるＧＳＭ通信チャネルが飛び越えることが可能とされるスペクトル全体を「通過」しなければならないことを意味する。
【０００５】
[0005]さらに、所定のオペレータについてのＧＳＭの割り当てスペクトルは、隣接していてもよく、または、隣接していなくてもよい。また、周波数が認可された「所望の」ネットワークプロバイダのみで動作して、「所望の」オペレータの認可されたスペクトルの外側にあるチャネルにおけるいかなる動作も回避することが、リピータおよびブースタ装置にとって望ましい。この要件は、リピータ（またはブースタ）が、隣接してもよくまたは隣接していなくてもよい特定のチャネルの組のみによって動作するように設計されていなければならないことを意味する。図２は、所定のエリアにおける所定のオペレータが、合計で３０ＭＨｚ（１５ＭＨｚのアップリンクおよび１５ＭＨｚのダウンリンク）となる３つの隣接しない１０ＭＨｚの帯域を有し、ＧＳＭ派生ネットワークが、任意の７５個の利用可能なチャネルで周波数ホップすることができるような状況の例を図示している。理想的には、図２において示されるリピータは、示されているように、関心のあるチャネルのみを選択して増幅して反復する。
【０００６】
[0006]さらに、反復されたスペクトルが、ここでは、所定の方向に１５ＭＨｚであることから、ネットワークとユーザユニットとの間のディジタルリンクは、より非常に大きい動作ＢＷ（一方向で１５×２×２×１０＝６００Ｍｂｓ／ｓ）を必要とする。これは可能ではあるものの、小型の消費者装置にとって実用的ではないことがある。スペクトルの大部分が同時に使用される場合には、無認可の帯域における動的周波数選択（ＤＦＳ）およびスペクトルのエミッションマスク等のスペクトル規制および規制要件を満たすこともまた困難であることがある。したがって、ＯＦＤＭベースのリンク（または、任意の他のディジタル変調リンク）は、ネットワークとユーザユニットとの間の中間ホップについての最も適切な解決策ではあり得ない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
[0007]この文書は、ユーザと、無認可の帯域（ＩＳＭおよび／またはＵＮＩＩ）において動作し且つセルラー（または無線）ネットワーク通信チャネルをサポートするネットワークユニット（図１）との間における中間ホップ（図１におけるホップ２）についての新規な双方向通信システムおよび方法を開示する。本システムおよび本方法は、無認可の帯域（図１におけるホップ２）における所定の通信帯域幅についてのより広い反復スペクトル（帯域幅）のサポートを可能とする。また、ブースタが他の第三者ネットワーク周波数で動作せず、かつ反復しないことを意味するブースタの「ネットワークフレンドリー」動作を可能とするチャネルおよびスペクトル選択アルゴリズムが開示される。これは、事実上、他の第三者ネットワークにおけるリピータ動作によって引き起こされる任意の不測の不都合をなくす。最後に、コントロールおよびデータ通信チャネルおよび機構が、あらゆるプロトコル層（物理層およびＭＡＣ層を含む）におけるメッセージがリピータ（ブースタ）と動作ネットワークとの間で交換されるのを可能とするリピータについて定義される。
【０００８】
[0008]この文書は、セルラー無線通信ネットワークにおいてネットワーク送受信機とユーザ送受信機との間におけるトラフィックを仲介するリピータを記載する。リピータは、少なくとも１つの無線受信機および少なくとも１つの無線送信機を有して上記ネットワーク送受信機と通信するように構成されているネットワークユニットを含む。送受信機は、さらに、少なくとも１つの無線受信機および少なくとも１つの無線送信機を有して上記ユーザ送受信機と通信するように構成されているユーザユニットと、上記ネットワーク送受信機と上記ネットワークユニットとの間、上記ユーザ送受信機と上記ユーザユニットとの間、および、上記ネットワークユニットと上記ユーザユニットとの間を含む自律ホップにおいて上記ネットワーク送受信機と上記ユーザ送受信機との間で信号を通信するための上記ネットワークユニットと上記ユーザユニットとの間における双方向通信路とを含む。上記ネットワークユニットと上記ユーザユニットとの間のホップは、信号を通信し、且つ、上記信号の伝搬チャネル時間分散およびフェージングを低減するために少なくとも１つのチャネルイコライザを使用する上記ユーザユニットおよび上記ネットワークユニットの各無線受信機を含む無線ホップである。上記ネットワークユニットおよび／または上記ユーザユニットは、さらに、他のユニットの上記少なくとも１つのチャネルイコライザをトレーニングするためにトレーニング系列を上記他のユニットに対して反復的に送信するように構成されている。
【０００９】
[0009]１つ以上の実施形態の詳細が、添付図面および以下の記載において説明される。他の特徴および効果は、記載および図面から、ならびに、特許請求の範囲から明らかとなる。
【００１０】
[0010]これらのおよび他の態様は、以下の図面を参照してここで詳細に記載される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】３ホップブースタシステムを示している。
【図２】新規のリピータまたはブースタ要件を図示している。
【図３】ネットワークユニットのダウンリンクデータパスを示している。
【図４】他のネットワークユニットのダウンリンクデータパスを示している。
【図５】ユーザユニットのダウンリンクデータパスを示している。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
[0016]様々な図面における同様の参照符号は、同様の要素を示している。
【００１３】
[0017]以下の記載は、ＰＣＳ帯域において動作する北米のＧＳＭ派生ネットワークに基づいている。軽微な変更によって、以下に記載されたシステムおよび技術は、ＧＳＭ／ＧＰＲＳ／ＥＤＧＥ、ｃｄｍａ２０００、ＷＣＤＭＡ、ＷｉＭａｘ、ならびに、任意の他のセルラーおよび／または無線通信システムに適用されることができる。双方とも名称が「Ｓｈｏｒｔ−Ｒａｎｇｅ Ｂｏｏｓｔｅｒ」であり、参照することによってその内容が全ての目的のために本明細書に組み込まれるＭｏｈｅｂｂｉによって２００３年９月３日に出願された国際公開第２００５０２５０７８号、および、２００４年１月１２日に出願された国際公開第２００５０６９２４９号は、３ホップ短距離ブースタまたはリピータを記載している。
【００１４】
[0018]この文書は、アップリンク上のリピータによってサポートされる個々のチャネルまたはチャネルの群に透かしを入れるための新規な技術を記載する。そして、透かし情報は、リピータの位置がネットワークに知られていると仮定すれば、携帯電話の位置を確立するために、リピータの所在地（例えば住居）に基づく呼び出しの価格差別を行うために、および、リピータを介して呼び出しが行われ、したがってダウンリンク送信電力等のより少ないネットワーク資源を使用するのを確立するために使用されることができる。特定の呼び出しがリピータ（ブースタ）によってサポートされる場合には、呼び出しに必要なネットワーク資源はより少なくなることから、その呼び出しを価格差別することが可能である。情報に透かしを入れることはまた、電波到達時間差（ＴＤＯＡ）、アシスト型ＧＰＳ（ＡＧＰＳ）等の他の位置決め技術を補助するために使用されることができる。
【００１５】
[0019]図３は、ネットワークユニットについてのダウンリンクデータパス３００を示しているブロック図である。データパスは、複雑なフォーマットである。ユーザユニットについての関連する複雑なダウンリンクデータパスが図５において示されている。ダウンリンクデータパス３００において、リピータ（ブースタ）は、（ＲＦ ＦＥにおいて）割り当てられたＰＣＳ帯域のダウンリンクスペクトル全体を周波数逓降し、アナログ・ディジタル変換器（ＡＤＣ）３０２によってそれをディジタル化する。所定のオペレータについてのシステムがそれにわたって周波数ホップすると見込まれるＰＣＳスペクトルの連続部分を周波数逓降してディジタル化することもまた可能である。場合によっては、スペクトルの関心のあるブロックをカバーするために、数個のＲＦ送受信機を同時に使用することは、より実用的であり得る。
【００１６】
[0020]図２を振り返ると、ＰＣＳスペクトルのＥ、ＦおよびＣ−４ブロックについて関心があり、他の全てのブロックは、ブースタのデータパスにおいて回避される。関心のある帯域を選択するために、他のチャネルを閉鎖するとともに、２００ｋＨｚのチャネル化フィルタ、好ましくはＦＦＴ部３０６が後段に続く多相フィルタ３０４が、ＡＤＣ３０２に接続されることができる。ＦＦＴ部３０６の出力において、原スペクトルのＢＷに応じて、多くの２００ｋＨｚチャネルがある。例えば、Ｅ、ＦおよびＣブロックのみがディジタル化（すなわち２５ＭＨｚ）された場合には、１２５個のチャネルがあり、７５個のみが選択されてユーザユニットまで通過されるべきである。スペクトルおよびチャネル選択のチャネル化が、ユーザユニットにおいて行われることができるが、これらのタスクがネットワークユニットにおいて実行されることは、それがまた１２５個のチャネルから７５個のチャネルまで信号ＢＷを削減してＵＮＩＩチャネルのＢＷ要件を低減するため、好ましい。
【００１７】
[0021]スペクトルのチャネル化の後、各チャネル（周波数制御チャネル（ＦＣＣＨ）、同期制御チャネル（ＳＣＨ）、および、報知制御チャネル（ＢＣＣＨ））の平均受信信号強度（ＲＳＳＩ）が「ＦＣＣＨおよびＳＣＨおよびＢＣＣＨ検出」モジュール３０８において測定されて記録され、これらのＲＳＳＩの測定値に基づいて、選択されたチャネルからの最も強い可能なＢＣＣＨキャリアが識別される。最も強いチャネルの選択の後、「クロック発生器」モジュール３１０および局部発振器（ＬＯ）３１２に基準周波数を出力するためにＦＣＣＨが使用され、発生された基準周波数が局部発振器周波数誤差を訂正するために使用され、ＬＯ３１２およびクロックをＢＴＳ周波数基準までロックする。
【００１８】
[0022]この動作の後、同期チャネル（ＳＣＨ）が検出され、ＢＣＣＨメッセージが他のシステム報知情報とともにモバイルネットワークコード（ＭＮＣ）および位置登録エリア識別子（ＬＡＩ）を抽出するために復号される。復号されたＭＮＣが所望のＰＬＭＮに属する場合には、ＬＡＩは、リピータ（ブースタ）によってサポートされなければならない所定のエリアにおけるアクティブチャネル（この例においては７５個）のリストを決定するために使用される。所望のチャネルのリストは、サンプリングレートを高めて１５ＭＨｚの総ＢＷをサポートしながら、チャネルを選択して２００ｋＨｚ間隔であるキャリア上において隣同士のそれらを変調する「チャネル選択およびマルチプレクスおよび逆ＦＦＴ」モジュール３１４（図４におけるモジュール４１２）に渡される。隣接するチャネルが互いと干渉しないように周波数計画が同じセルにおける隣接チャネルを回避するために使用されるため、それらが到達する際のチャネルの順序は追従されるべきである。
【００１９】
[0023]不連続のスペクトル境界において、２つの強いチャネルが結局は隣同士になる場合には、チャネルの割り当て順序は、低いＲＳＳＩを有するチャネルによって変更されなければならないか、または、「ダミー」チャネルが２つの強いチャネル間に挿入されるのを必要とする。最終の波形がＵＮＩＩ帯域のスペクトルのエミッションマスクを妨害しないのを確認することにもまた注意を払う必要がある。この点における波形は、波形がセルラーＲＦ ＦＥに入るダウンリンク信号のものとは異なる場合であっても、少なくとも、全ての（７５個の）ＧＳＭチャネルを含む。ＢＴＳ（および、アップリンクにおけるＭＳ）から送信される原信号において、８・１／４のシンボルデュレーション（−３０μ秒）の電力傾斜間隔があり、情報は送信されない。
【００２０】
[0024]タイムスロット（ＴＳ）境界、および、したがって間隔の始まりは、ＳＣＨから抽出されたＴＳタイミングによって検出されることができ、２つの目的のために使用されることができる。
【００２１】
[0025]１）プリアンブルおよび制御チャネルシンボルの挿入−このタスクは、「プリアンブルおよびＣＣＨ挿入」モジュール３１６によって実行される。１つ、２つ、または、それ以上のシンボルが使用されることができるものの、プリアンブルは、８０２．１１ａのプリアンブルのロングシンボルと同様とすることができる。ＣＣＨシンボルはまた、ネットワークからユーザユニットまでシステム情報を運ぶ８０２．１１ａのＯＦＤＭシンボルと同様とすることができる。ここで留意すべきは、同様のリンクがユーザとネットワークユニットとの間におけるアップリンクに存在するということである。
【００２２】
[0026]２）ＴｘからＲｘおよびその逆のＵＮＩＩ帯域送受信機の切り替え−この動作は、レーダ探知のために必要とされ、次の送信期間（例えば１．１５４ミリ秒）のための第２のチャネルへの送信の切り替え、および、第１のチャネル上の送受信機をＲｘモードに切り替えて逆のリンク送信を受信してレーダパルスを探知する前に、短期間（例えば１．１５４ミリ秒）、ＵＮＩＩチャネル上に送信することによって実行される。アップリンク送信がない場合には、送受信機の切り替えは、ダウンリンクのＴＳ境界に基づく。しかしながら、ＭＳがアップリンク上の送信を開始するとすぐに、ＴＳ転送時間が定められ、任意のアップリンクのタイムスロット中に切り替えを回避し、ダウンリンクのスロット境界のうちの１つにおいて切り替えを保つように切り替え時間を変動するために使用される。
【００２３】
[0027]ディジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）３２０よりも前段のローパスフィルタ（ＬＰＦ）３１８は、たとえ合成アナログ波形スペクトルの形状が何であろうと、ＵＮＩＩ帯域のためのスペクトルの送信マスクを確実に達成する。大方の場合、ＬＰＦ３１８の効果は、図５において示される受信機側と等しくされることができる。
【００２４】
[0028]ネットワークユニットのダウンリンクデータパスの他の実施形態が図４において示されている。この実施形態において、ＧＳＭベースバンド（ＢＢ）アルゴリズムの一部である図３の「ＦＣＣＨおよびＳＣＨおよびＢＣＣＨ検出」モジュール３０８の代わりに、完全ＧＳＭモバイルＢＢモジュール４０８が、ＭＡＣとともに使用され、ネットワークユニットが、全ての上述したチャネルと同様にトラフィック（ＴＣＨ）および他のシステムチャネルを復号するのを可能とする。これらの追加のチャネルの復号は、ネットワークユニットがネットワークから「専用」メッセージを受信するのを可能とする。さらに、「ブースタアプリケーション」モジュール４１０とともに「ＧＳＭ ＢＢおよびＭＡＣ」モジュール４０８を含むことは、ネットワークユニットがＰＬＭＮネットワークによって専用の双方向通信リンクを構成するのを可能とし、リピータ（ブースタ）とネットワークとの間で制御および情報を（物理層メッセージと同様に）交換する。これらのメッセージは、アプリケーション層から物理層までの任意の層に属することができる。
【００２５】
[0029]ユーザユニットのダウンリンクデータパスが図５において示されている。第２のホップにおけるフェージングの緩和が許容範囲にある性能に必須であるため、ＲｘのＳＮＲが十分に高い場合に、単一のブランチ受信機（ダイバーシティではない）によって動作するのが可能であっても、ユーザユニットのＵＮＩＩチャネル受信機は、好ましくは、最大比合成（ＭＲＣ）等の少なくとも２ブランチのアンテナダイバーシティ配置を有する。
【００２６】
[0030]各送受信機に接続されているＡＤＣ５０６は、レーダ探知モジュール５０８、チャネル評価モジュール５１０、および、イコライザ５１２の３つのモジュールに順次接続されている。レーダ探知モジュール５０８は、レーダパルスを探知するためにレーダ探知アルゴリズムを実行する。このアルゴリズムは、ＧＳＭが最低９ｄＢのＳＮＲがリンクの全体にわたって維持されるのを必要とするため、単純なＲＳＳＩおよび所望の閾値に基づくことができる。閉ループ電力制御は、レーダ探知を可能とするＵＮＩＩ帯域におけるＧＳＭチャネルの必要なＳＮＲを維持するために使用されてもよい。
【００２７】
[0031]信号が時間分散チャネルにおけるものであることから、任意のダイバーシティ合成の前に、受信機の各ブランチ上のチャネルイコライザ５１２を使用することは重要である。新たな送信時期のそれぞれの始まりに送信されるプリアンブルは、イコライザのトレーニングのために使用される。このプリアンブルは、チャネル評価モジュール５１０によって抽出される。与えられたプリアンブルの長さが十分でない場合には、より大きいプリアンブルを得るために、先に格納された送信時期からのプリアンブル履歴を使用することが可能である。一組のイコライザの重みに収束するために動作の始まりに長いプリアンブルを使用すること、及び、その後、より短い進行中のプリアンブルを使用することにより、各送信時期間の短時間に経験される小さい重み変更のために追跡して収束することもまた可能である。さらに、各ＧＳＭのＴＳが約５７７ｇ秒であるため、送信デュレーションが数個のＴＳよりも長いと仮定するならば、１つの送信時期（例えば１１．５４ミリ秒）において、数個（例えば１０個）のプリアンブルが送信されることが可能である。チャネルイコライザ５１２は、単純なゼロフォーシングアルゴリズムに基づくことができ、または、低いＳＮＲにおけるより良好なノイズ特性のために、最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）アルゴリズムが使用されることができる。他の等化技術もまた使用されることができる。イコライザ５１２は、時間分散を除去してＳＮＲを改善し、コヒーレント合成についての各ブランチの位相を訂正する。
【００２８】
[0032]コヒーレント合成の後、制御チャネル（ＣＣＨ）デコーダ５１４が制御チャネルを復号し、メッセージが、多相フィルタ５１６、ＦＦＴモジュール５１８、および、「デマルチプレクスおよびチャネル選択および逆ＦＦＴ」モジュール５２０を構成するために使用される。これらのモジュールのタスクは、２００ＭＨｚチャネル内への入力信号をチャネル化し、サンプリングレートを変化させ、それらの原位置に対する入力チャネルを復調し、新たな信号ＢＷをサポートするようにサンプリングレートを高め、逆ＦＦＴを実行することである。基準周波数信号を抽出するためにネットワークユニットにおいて使用された同じＦＣＣＨチャネルは、ＦＣＣＨ検出モジュール５２２によって検出されるのにともない、基準周波数を抽出するためにユーザユニットにおいて使用されることができる。他の方法では、プリアンブルおよび／またはＣＣＨは、２つのネットワークおよびユーザユニットを周波数ロックするために使用されることができる。ＵＮＩＩ送受信機を切り替えるための時間同期はまた、プリアンブルおよび／またはＣＣＨシンボルタイミング、および／または、同様のＳＣＨ検出部（図５において示されていない）に基づくことができる。出力波形は、ＤＡＣを介した送信のためにセルラー送受信機に対して送信される。
【００２９】
[0033]アップリンクデータパスは、以下の差異を除いて、ダウンリンクデータパスと同様である。ユーザユニットにおいて、「ＦＣＣおよびＳＣＨおよびＢＣＣＨ検出」モジュールの必要がない。その代わり、ＲＳＳＩ評価部は、アップリンク送信のレベルおよびタイミングをみつけるために使用される。タイミングおよびＲＳＳＩレベル情報は、ＵＮＩＩリンク上における最良の切り替え時間の選択のためにネットワークユニットに対して送信される。ネットワークユニットにおいて、双方のユニットがダウンリンクデータパスのおかげでＢＴＳに完全に同期するため、「ＦＣＣＨ検出」モジュールの必要がない。
【００３０】
[0034]アップリンク信号は、ユーザユニットもしくはネットワークユニットまたは双方において透かしを入れられることができる。与えられたチャネルまたはチャネルの群におけるアップリンク信号は、多くの様々な技術のいずれかにしたがって透かしを入れられることができる。まず、そのような技術は、可変遅延（または遅延ホッピング）透かしである。可変遅延透かしにおいて、アップリンクデータパスは、固定待ち時間を有する中間ホップ（図１におけるホップ２）を有する。この待ち時間は、信号がセル−Ｆｉを介して送信された受信機側において指示を与える所定の方法で変動されることができる。可変待ち時間がＧＳＭ受信機のイコライザウィンドウ（ＷＣＤＭＡおよびＣＤＭＡのＲＡＫＥ受信機の探索ウィンドウ、および、ＷｉＭａｘ等のＯＦＤＭシステムのサイクリックプレフィックスまたはエクステンション）の範囲内に保たれる限り、受信機は、スロット毎ベースでさえも変動を追跡することができる。遅延変動がホッピング系列または情報データに基づいている場合には、リピータ識別子等の情報をネットワークに対して転送することもまた可能である。
【００３１】
[0035]他の技術は、ブランクおよびバースト（ｂｌａｎｋ−ａｎｄ−ｂｕｒｓｔ）透かしである。図３および図４を振り返ると、ダウンリンクデータパスの最初の３つの信号処理部は、多相フィルタ３０４、４０２、ＦＦＴ３０６、４０６、ならびに、チャネル選択およびマルチプレクスおよび逆ＦＦＴ３１４、４１２である。同じデータパスがリピータシステムのアップリンクについて使用されることができる。ＦＦＴ３０６、４０６の出力（またはチャネル選択およびマルチプレクスおよび逆ＦＦＴ３１４、４１２への入力）において、全ての関連するチャネルのＲＳＳＩが監視されることができ、アップリンクのタイムスロットの有無が全てのチャネルにおいて検出されることができる。この動作は、先に抽出されたスロットタイミング情報によって補助されることができる。一旦アップリンクのタイムスロット送信の存在が所定のチャネルにおいて検出されると、コードまたはデータである知られている系列が、携帯電話の原送信信号（バースト）の代わりに、アップリンク上に送信されることができる。置換バーストは、ＧＳＭの原通常バースト（または任意の他のバースト）と同様の構造を有することができるか、または、属性（例えば、同様の時間デュレーションや送信電力等）の全てではないが一部を共有してもよい。そして、これらの「置換」バーストは、所定のアップリンクのチャネルまたはチャネルの群に挿入された透かし情報を明らかにするために専用の受信機（または変更されたＢＴＳ受信機）において検出されることができる。これは、原アップリンク送信を除去するブランクおよびバースト動作であり、通信リンク品質の低下を引き起こす。しかしながら、この動作の反復率は、低下がエンドツーエンドのセルラーリンクの十分な動作のための許容レベルの範囲内であるようなものとすることができる。
【００３２】
[0036]さらに他の透かし技術は、ディムおよびバースト（ｄｉｍ−ａｎｄ−ｂｕｒｓｔ）である。ディムおよびバースト技術の動作は、タイムスロットの一部のみが透かし信号によって置換されることを除いて、ブランクおよびバースト技術と同様である。例えば、透かし信号は、タイムスロットの半分まで占めることができ、データ部の正確な復号のために他の半分および中間アンブルをそのままにすることができる。この技術において、透かし信号のリンク品質への影響は、より少ない。
【００３３】
[0037]他の透かし技術は、アンダーレイ署名である。ＧＳＭ受信機は、許容ＢＥＲおよびリンク品質を有する受信信号の十分な復調および復号のために１２ｄＢのＳＮＲ（または信号対雑音プラス干渉（ＳＮＲＩ））を必要とする。したがって、所定のバースト電力よりも１５から２０ｄＢ少ない電力を有するアンダーレイ署名信号は、リンクＢＥＲにおいてほとんど効果を有しないが、所定のチャネル上の透かし信号として使用されることができる。しかしながら、そのようなアンダーレイ署名を検出するために、通常は相関および／または平均化（コヒーレントまたは非コヒーレント）によって実現されるかなりの処理利得が必要とされる。そのような署名は、所定のチャネルにおいて（すなわち、図３におけるＦＦＴ部３０６の出力において）ＲＳＳＩ変動を最初に検出し、その後、タイムスロットと揃えられたコードを挿入することにより、ブランクおよびバースト技術と同様の方法で挿入されることができる。いくつかのタイムスロットにわたるコヒーレント相関を可能とするために、所定のアップリンクチャネルにおける受信タイムスロットの中間アンブル受信位相を検出すること、および、この位相情報を使用して、中間アンブルを有する位相において複雑なアンダーレイ署名を挿入することもまた可能である。これにより、受信機は容易に利用可能である中間アンブル位相を検出し、必要な処理利得が実現されるまで、受信タイムスロットをコヒーレントに合計し続けるために検出された中間アンブル位相を使用することが可能となる。中間アンブル位相の検出における待ち時間を低減するために、アンダーレイは、各バーストとともに並べられた最低６０ビット長を与える時間バーストの第２のデータ部と揃えられることができる。
【００３４】
[0038]いくつかの実施形態が詳細に上述されているが、他の変形例が可能である。他の実施形態は、以下の特許請求の範囲の範囲内にある。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルラー無線通信ネットワークにおいてネットワーク送受信機とユーザ送受信機との間におけるトラフィックを仲介するリピータであって、
少なくとも１つの無線受信機および少なくとも１つの無線送信機を有し、前記ネットワーク送受信機と通信するように構成されているネットワークユニットと、
少なくとも１つの無線受信機および少なくとも１つの無線送信機を有し、前記ユーザ送受信機と通信するように構成されているユーザユニットと、
前記ネットワーク送受信機と前記ネットワークユニットとの間、前記ユーザ送受信機と前記ユーザユニットとの間、および、前記ネットワークユニットと前記ユーザユニットとの間を含む自律ホップにおいて前記ネットワーク送受信機と前記ユーザ送受信機との間で信号を通信するための前記ネットワークユニットと前記ユーザユニットとの間における双方向通信路と、
を備え、
前記ネットワークユニットと前記ユーザユニットとの間の前記ホップは、信号を通信し、且つ、前記信号の伝搬チャネル時間分散およびフェージングを低減するために少なくとも１つのチャネルイコライザを使用する前記ユーザユニットおよび前記ネットワークユニットの各無線受信機を含むための無線であり、
前記ネットワークユニットおよび／または前記ユーザユニットは、さらに、他方のユニットの前記少なくとも１つのチャネルイコライザをトレーニングするためにトレーニング系列を前記他方のユニットに対して反復的に送信するように構成されている、リピータ。
【請求項２】
前記ネットワークユニットと前記ユーザユニットとの間の前記ホップのために使用される前記無線受信機が、信号の伝搬チャネルフェージングを低減するためにアンテナ空間ダイバーシティを使用する、請求項１に記載のリピータ。
【請求項３】
前記トレーニング系列が、前記ユーザユニットと前記ネットワークユニットとの間の前記ホップにおける通信のガード時間に送信される、請求項１に記載のリピータ。
【請求項４】
前記ガード時間は、ＧＳＭ派生システムについてのタイムスロット間である、請求項３に記載のリピータ。
【請求項５】
双方向制御チャネル信号伝達が、前記ネットワークユニットと前記ユーザユニットとの間の前記ホップに与えられる、請求項１に記載のリピータ。
【請求項６】
前記双方向制御チャネル信号伝達は、ＧＳＭ派生システムについてのタイムスロット間のガード時間に送信される、請求項５に記載のリピータ。
【請求項７】
前記ネットワークユニットおよび前記ユーザユニットのそれぞれが、さらに、
基地送受信機システムと通信するための第１の送受信機と、
前記第１の送受信機からの無線周波数信号をディジタル化するアナログ・ディジタル変換器と、
前記アナログ・ディジタル変換器からのディジタル化された無線周波数信号をフィルタリングするための多層フィルタモジュールと、
フィルタリングされてディジタル化された前記無線周波数信号にＦＦＴ演算を実行するための高速フーリエ変換（ＦＦＴ）モジュールと、
全ての利用可能なチャネルから関心のあるチャネルのみを選択するために、送信側における前記高速フーリエ変換モジュールの出力をチャネル化してマルチプレクスして逆変換するチャネル選択、マルチプレクス、および、逆ＦＦＴモジュールと、
を備える、請求項１に記載のリピータ。
【請求項８】
前記ネットワークユニットおよび／または前記ユーザユニットは、前記ユーザユニットから前記ネットワークユニットまで通信されるアップリンク信号に透かしを入れるように構成されており、前記ネットワークユニットは、前記基地送受信機システムに対して前記透かしを入れられたアップリンク信号を送信するように構成されている、請求項７に記載のリピータ。
【請求項９】
前記透かしを入れられたアップリンク信号は、前記ユーザユニットと前記ネットワークユニットとの間における前記通信路の固定待ち時間を可変待ち時間に変化させることを含む透かし信号を有する、請求項８に記載のリピータ。
【請求項１０】
前記ネットワークユニットおよび／または前記ユーザユニットは、前記可変待ち時間に透かし情報を入れるように構成されている、請求項９に記載のリピータ。
【請求項１１】
前記ネットワークユニットが、さらに、
前記基地送受信機システムと通信するための第１の送受信機と、
前記第１の送受信機からの無線周波数信号をディジタル化するアナログ・ディジタル変換器と、
前記アナログ・ディジタル変換器からのディジタル化された前記無線周波数信号をフィルタリングするための多層フィルタモジュールと、
フィルタリングされてディジタル化された前記無線周波数信号にＦＦＴ演算を実行するための高速フーリエ変換（ＦＦＴ）モジュールと、
前記高速フーリエ変換モジュールの出力をチャネル化してマルチプレクスして逆変換するためのチャネル選択、マルチプレクス、および、逆ＦＦＴモジュールと、
ダウンリンク信号バーストに基づいてアップリンクタイムスロットを検出するためにダウンリンクモードにおいて動作し、アップリンクタイムスロットの範囲内における少なくとも１つのアップリンク信号バーストを透かし信号に置換するように構成されているＧＳＭ ＦＣＣＨおよびＳＣＨおよびＢＣＣＨ検出回路と、
を備える、請求項１に記載のリピータ。
【請求項１２】
前記アップリンクタイムスロットの半分以下のみが、前記透かし信号によって置換される、請求項１１に記載のリピータ。
【請求項１３】
前記アップリンク信号の透かしが、アップリンク信号バーストに追加されたアンダーレイ署名を含む、請求項１１に記載のリピータ。
【請求項１４】
基地送受信機システムと通信するためのネットワークユニットと、
前記ネットワークユニットとモバイルユーザ装置との間で通信するためのユーザユニットと、
を備え、
前記ネットワークユニットおよび／または前記ユーザユニットは、前記ユーザユニットから前記ネットワークユニットまで通信されたアップリンク信号に透かし信号を追加するように構成されており、前記ネットワークユニットは、前記基地送受信機システムに対して前記透かし信号を有する前記アップリンク信号を送信するように構成されている、無線リピータ。
【請求項１５】
前記透かし信号は、前記ユーザユニットと前記ネットワークユニットとの間における通信路の固定待ち時間に与えられた可変待ち時間を含む、請求項１４に記載の無線リピータ。
【請求項１６】
前記透かし信号は、さらに、前記可変待ち時間に追加された透かし情報を備える、請求項１４に記載の無線リピータ。
【請求項１７】
前記ネットワークユニットは、さらに、
前記基地送受信機システムと通信するための第１の送受信機と、
前記第１の送受信機からの無線周波数信号をディジタル化するアナログ・ディジタル変換器と、
前記アナログ・ディジタル変換器からのディジタル化された前記無線周波数信号をフィルタリングするための多層フィルタモジュールと、
フィルタリングされてディジタル化された前記無線周波数信号にＦＦＴ演算を実行するための高速フーリエ変換（ＦＦＴ）モジュールと、
前記高速フーリエ変換モジュールの出力をチャネル化してマルチプレクスして逆変換するためのチャネル選択、マルチプレクス、および、逆ＦＦＴモジュールと、
ダウンリンク信号バーストに基づいてアップリンクタイムスロットを検出するためにダウンリンクモードにおいて動作し、アップリンクタイムスロットの範囲内における少なくとも１つのアップリンク信号バーストを透かし信号に置換するように構成されているＧＳＭ ＦＣＣＨおよびＳＣＨおよびＢＣＣＨ検出回路と、
を備える、請求項１４に記載の無線リピータ。
【請求項１８】
前記アップリンクタイムスロットの半分以下のみが、前記透かし信号によって置換される、請求項１７に記載の無線リピータ。
【請求項１９】
前記透かし信号は、アップリンク信号バーストに追加されたアンダーレイ署名を含む、請求項１７に記載の無線リピータ。
【請求項２０】
前記透かし信号は、符号化されたデータを含む、請求項１４に記載の無線リピータ。
【請求項２１】
前記符号化されたデータは、前記ネットワークユニットおよび／または前記ユーザユニットの位置を示す、請求項２０に記載の無線リピータ。
【請求項２２】
前記符号化されたデータは、前記ネットワークユニットおよび／または前記ユーザユニットの識別子を示す、請求項２０に記載の無線リピータ。
【請求項１】
セルラー無線通信ネットワークにおいてネットワーク送受信機とユーザ送受信機との間におけるトラフィックを仲介するリピータであって、
少なくとも１つの無線受信機および少なくとも１つの無線送信機を有し、前記ネットワーク送受信機と通信するように構成されているネットワークユニットと、
少なくとも１つの無線受信機および少なくとも１つの無線送信機を有し、前記ユーザ送受信機と通信するように構成されているユーザユニットと、
前記ネットワーク送受信機と前記ネットワークユニットとの間、前記ユーザ送受信機と前記ユーザユニットとの間、および、前記ネットワークユニットと前記ユーザユニットとの間を含む自律ホップにおいて前記ネットワーク送受信機と前記ユーザ送受信機との間で信号を通信するための前記ネットワークユニットと前記ユーザユニットとの間における双方向通信路と、
を備え、
前記ネットワークユニットと前記ユーザユニットとの間の前記ホップは、信号を通信し、且つ、前記信号の伝搬チャネル時間分散およびフェージングを低減するために少なくとも１つのチャネルイコライザを使用する前記ユーザユニットおよび前記ネットワークユニットの各無線受信機を含むための無線であり、
前記ネットワークユニットおよび／または前記ユーザユニットは、さらに、他方のユニットの前記少なくとも１つのチャネルイコライザをトレーニングするためにトレーニング系列を前記他方のユニットに対して反復的に送信するように構成されている、リピータ。
【請求項２】
前記ネットワークユニットと前記ユーザユニットとの間の前記ホップのために使用される前記無線受信機が、信号の伝搬チャネルフェージングを低減するためにアンテナ空間ダイバーシティを使用する、請求項１に記載のリピータ。
【請求項３】
前記トレーニング系列が、前記ユーザユニットと前記ネットワークユニットとの間の前記ホップにおける通信のガード時間に送信される、請求項１に記載のリピータ。
【請求項４】
前記ガード時間は、ＧＳＭ派生システムについてのタイムスロット間である、請求項３に記載のリピータ。
【請求項５】
双方向制御チャネル信号伝達が、前記ネットワークユニットと前記ユーザユニットとの間の前記ホップに与えられる、請求項１に記載のリピータ。
【請求項６】
前記双方向制御チャネル信号伝達は、ＧＳＭ派生システムについてのタイムスロット間のガード時間に送信される、請求項５に記載のリピータ。
【請求項７】
前記ネットワークユニットおよび前記ユーザユニットのそれぞれが、さらに、
基地送受信機システムと通信するための第１の送受信機と、
前記第１の送受信機からの無線周波数信号をディジタル化するアナログ・ディジタル変換器と、
前記アナログ・ディジタル変換器からのディジタル化された無線周波数信号をフィルタリングするための多層フィルタモジュールと、
フィルタリングされてディジタル化された前記無線周波数信号にＦＦＴ演算を実行するための高速フーリエ変換（ＦＦＴ）モジュールと、
全ての利用可能なチャネルから関心のあるチャネルのみを選択するために、送信側における前記高速フーリエ変換モジュールの出力をチャネル化してマルチプレクスして逆変換するチャネル選択、マルチプレクス、および、逆ＦＦＴモジュールと、
を備える、請求項１に記載のリピータ。
【請求項８】
前記ネットワークユニットおよび／または前記ユーザユニットは、前記ユーザユニットから前記ネットワークユニットまで通信されるアップリンク信号に透かしを入れるように構成されており、前記ネットワークユニットは、前記基地送受信機システムに対して前記透かしを入れられたアップリンク信号を送信するように構成されている、請求項７に記載のリピータ。
【請求項９】
前記透かしを入れられたアップリンク信号は、前記ユーザユニットと前記ネットワークユニットとの間における前記通信路の固定待ち時間を可変待ち時間に変化させることを含む透かし信号を有する、請求項８に記載のリピータ。
【請求項１０】
前記ネットワークユニットおよび／または前記ユーザユニットは、前記可変待ち時間に透かし情報を入れるように構成されている、請求項９に記載のリピータ。
【請求項１１】
前記ネットワークユニットが、さらに、
前記基地送受信機システムと通信するための第１の送受信機と、
前記第１の送受信機からの無線周波数信号をディジタル化するアナログ・ディジタル変換器と、
前記アナログ・ディジタル変換器からのディジタル化された前記無線周波数信号をフィルタリングするための多層フィルタモジュールと、
フィルタリングされてディジタル化された前記無線周波数信号にＦＦＴ演算を実行するための高速フーリエ変換（ＦＦＴ）モジュールと、
前記高速フーリエ変換モジュールの出力をチャネル化してマルチプレクスして逆変換するためのチャネル選択、マルチプレクス、および、逆ＦＦＴモジュールと、
ダウンリンク信号バーストに基づいてアップリンクタイムスロットを検出するためにダウンリンクモードにおいて動作し、アップリンクタイムスロットの範囲内における少なくとも１つのアップリンク信号バーストを透かし信号に置換するように構成されているＧＳＭ ＦＣＣＨおよびＳＣＨおよびＢＣＣＨ検出回路と、
を備える、請求項１に記載のリピータ。
【請求項１２】
前記アップリンクタイムスロットの半分以下のみが、前記透かし信号によって置換される、請求項１１に記載のリピータ。
【請求項１３】
前記アップリンク信号の透かしが、アップリンク信号バーストに追加されたアンダーレイ署名を含む、請求項１１に記載のリピータ。
【請求項１４】
基地送受信機システムと通信するためのネットワークユニットと、
前記ネットワークユニットとモバイルユーザ装置との間で通信するためのユーザユニットと、
を備え、
前記ネットワークユニットおよび／または前記ユーザユニットは、前記ユーザユニットから前記ネットワークユニットまで通信されたアップリンク信号に透かし信号を追加するように構成されており、前記ネットワークユニットは、前記基地送受信機システムに対して前記透かし信号を有する前記アップリンク信号を送信するように構成されている、無線リピータ。
【請求項１５】
前記透かし信号は、前記ユーザユニットと前記ネットワークユニットとの間における通信路の固定待ち時間に与えられた可変待ち時間を含む、請求項１４に記載の無線リピータ。
【請求項１６】
前記透かし信号は、さらに、前記可変待ち時間に追加された透かし情報を備える、請求項１４に記載の無線リピータ。
【請求項１７】
前記ネットワークユニットは、さらに、
前記基地送受信機システムと通信するための第１の送受信機と、
前記第１の送受信機からの無線周波数信号をディジタル化するアナログ・ディジタル変換器と、
前記アナログ・ディジタル変換器からのディジタル化された前記無線周波数信号をフィルタリングするための多層フィルタモジュールと、
フィルタリングされてディジタル化された前記無線周波数信号にＦＦＴ演算を実行するための高速フーリエ変換（ＦＦＴ）モジュールと、
前記高速フーリエ変換モジュールの出力をチャネル化してマルチプレクスして逆変換するためのチャネル選択、マルチプレクス、および、逆ＦＦＴモジュールと、
ダウンリンク信号バーストに基づいてアップリンクタイムスロットを検出するためにダウンリンクモードにおいて動作し、アップリンクタイムスロットの範囲内における少なくとも１つのアップリンク信号バーストを透かし信号に置換するように構成されているＧＳＭ ＦＣＣＨおよびＳＣＨおよびＢＣＣＨ検出回路と、
を備える、請求項１４に記載の無線リピータ。
【請求項１８】
前記アップリンクタイムスロットの半分以下のみが、前記透かし信号によって置換される、請求項１７に記載の無線リピータ。
【請求項１９】
前記透かし信号は、アップリンク信号バーストに追加されたアンダーレイ署名を含む、請求項１７に記載の無線リピータ。
【請求項２０】
前記透かし信号は、符号化されたデータを含む、請求項１４に記載の無線リピータ。
【請求項２１】
前記符号化されたデータは、前記ネットワークユニットおよび／または前記ユーザユニットの位置を示す、請求項２０に記載の無線リピータ。
【請求項２２】
前記符号化されたデータは、前記ネットワークユニットおよび／または前記ユーザユニットの識別子を示す、請求項２０に記載の無線リピータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公表番号】特表２０１０−５２５７６５（Ｐ２０１０−５２５７６５Ａ）
【公表日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５０６５４３（Ｐ２０１０−５０６５４３）
【出願日】平成２０年４月２５日（２００８．４．２５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０６１６７５
【国際公開番号】ＷＯ２００８／１３４５８５
【国際公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＧＳＭ
【出願人】（５０９２９４２７６）ネクスティヴィティー インコーポレイテッド (3)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月２５日（２００８．４．２５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０６１６７５
【国際公開番号】ＷＯ２００８／１３４５８５
【国際公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＧＳＭ
【出願人】（５０９２９４２７６）ネクスティヴィティー インコーポレイテッド (3)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]