JP2004289788A - 直接シーケンス・スペクトラム拡散信号のシンボル境界整列サーチを遂行するシステムと方法 - Google Patents

Abstract

【課題】信号のシンボル境界整列サーチを遂行するシステムと方法。
【解決手段】好ましい実施例は、仮説に基づいて相関の開始と停止の条件を決定できるサーチ制御ユニット（たとえば、サーチ制御ユニット７２５）と、前記仮説および開始と停止の条件に基づいて受信されたシーケンスのサンプルのサブ・セットを選択できるマルチプレクサを含むサーチャー（たとえばサーチャー７０５）とを含む。それから、サーチ制御ユニットは、開始条件の発生を待って前記仮説を相関器へ割り当て、相関器は、サンプルのサブ・セットを前記仮説に基づいてローカルに発生された擬似乱数シーケンスと相関させる。
【選択図】図７

Description

本発明は、一般にディジタル無線通信のシステムと方法に関し、特に、サーチがシンボル境界に沿って整列される直接シーケンス・スペクトラム拡散信号用のサーチを遂行するシステムと方法に関する。

直接シーケンス・スペクトラム拡散デジタル無線通信網において、無線装置の通信処理の必要な部分は、基地局により送信される一定の信号を発見することである。そうした信号の一例はパイロット・チャネルである。無線装置のためにパイロット・チャネルを発見するのに、無線装置はサーチャーを使用する。サーチャーは、パイロット・チャネル上で送信される基地局送信擬似乱数（PN）シーケンスとの同期を獲得することを試みる。同期は多様な目的に使用され、その中には、セル選択（セル・ハンドオフに使用する）、フィンガー割り当てとメンテナンス（受信信号の強度を最大にするためのマルチ・パス・コンバイニングで使用される）、チャネル・プロファイル推定、ロケーション識別などなどがある。

同期化は、受信信号（たとえば、パイロット・チャネル上を送信されたPNシーケンス）を、ＰＮオフセットを調節済みでローカルに記憶されたＰＮシーケンスのバージョンと相関させることを含む。PNシーケンスのPNオフセットは、滞在時間（dwell time）、ウインドウ・サイズなどの他の情報と共に一般に仮説（hypothesis）と呼ばれる。もし二つのPNシーケンスが一致すれば、そのときは、相関が大きな値を生じるが、一致しない二つのPNシーケンスについての相関は、小さな値を生じる。それから、相関の結果を（コーヒレントにも非コーヒレントにも）蓄積若しくは累算（アキュミュレート）できる。それから、アキュミュレートされた値をスレッショルドに対して、比較できる。アキュミュレートされた値が、スレッショルドを超えれば、そのときは仮説が正しい仮説であると宣言される。PNオフセットを得ることは、実質的にパイロット・チャネルを獲得することである。

直交拡散コードを使用する直接シーケンス・スペクトラム拡散無線通信システムにおいては、直交性が維持される限り、伝送される諸信号の間に干渉は何も起こらない。そうした、無線通信システムの例には、ＩＳ−９５（初期のＣＤＭＡ（コード分割多重アクセス）通信システム規格）、ＣＤＭＡ２０００（第３世代ＣＤＭＡ通信システム規格）およびＵＭＴＳユニバーサル移動電話システム、これも第３世代ＣＤＭＡ通信システム規格）が、含まれる。これらの通信システムにおいては、伝送される諸信号の直交性は、シンボル境界に沿って維持される。これは、シンボル境界に沿って相関が取られれば、相関されない信号は希望する信号と干渉しないことを意味する。しかしながら、シンボル境界の間で相関が取られれば、そのときは信号の直交性がもはや保証されず、干渉が発生する。

そのうえ、性能改善を助けるためにアンテナ・ダイバーシティ方式を使用する直接シーケンス・スペクトラム拡散無線通信においては、典型的に、スロット境界に沿って累算（アキュミュレーション）が行なわれる場合に限り、直交性が保証される。たとえば、ある累算が、１つのスロット境界をまたがれば、そのときは他の伝送信号からの干渉が発生して、受信される信号強度が著しく変動し得る。

パイロット・チャネル（および他の諸信号）をサーチするために一般的に使用される方法は、典型的には、特定時点（インスタンス）において受信されたデータのサンプルと、パイロット・チャネルPNシーケンスの異なるシフト（PNオフセット）に対して、受信されたデータ・サンプルを相関させることとを含む。この方法は実施しやすく、着信データ・サンプルの最小限のバッファしか必要としない。

シンボル境界に沿って累算が起こることを保証するための一つの解決法は、テストされて構文解析（parse）される仮説であって、シンボル境界に沿って起こるものだけがテストされることである。シンボル境界累算を生じない仮説は、シンボル境界に沿ってそれらのテストが起こるときまで保持される。

先行技術の一つの短所は、非常に少ない例のもとでしか累算が信号境界に整列されないことである。したがって、伝送される他の信号からの干渉が起こり得て、恐らくは、通信システムの信号対雑音比率を減少させ、それにより、その全体的効率を下げるかもしれないことである。

先行技術の第２の短所は、信号境界に整列された累算についての仮説のみがテストされることが、サーチャの全体的なスループットを厳しく減少させ得ることである。従って同期時間が非常に長くなり、恐らくは、通信網により許容されるよりも長くなり得ることである。

先行技術の第３の短所は、適当な時間まで待つことを仮説に強要することは、かなりの量のバッファ空間を必要とするかもしれないことである。したがって、サーチャと無線装置のコストと電力消費を増加させることである。

これらおよび他の諸問題は、特定の境界に沿って起こる直接シーケンス・スペクトラム拡散信号のサーチを確実にするシステムと方法を供給する本発明の好ましい諸実施例により、一般に解決または回避され、技術的長所が一般に達成される。

本発明の一つの好ましい実施例によれば、信号整列相関による仮説のテスト方法は、一つの仮説を受信し、開始および停止の条件を決定し、開始条件に基づいて、受信されるシーケンスからサンプルを選択することと、相関器へサンプルと仮説を供給することを含む。

本発明のもう一つの好ましい実施例によれば、回路には、仮説メモリへ結合されたサーチ制御ユニットであって仮説メモリから読み取られた仮説に基づく相関の開始と停止条件を供給する回路を含むサーチ制御ユニットと、サーチ制御ユニットに結合されたサーチャーであってサーチ制御ユニットからの命令に基づいて受信シーケンスからサンプルのサブセットを選択し、このサンプルのサブセットを擬似乱数シーケンスと相関させて、相関結果をアキュミュレーション若しくは累算する回路を含む前記サーチャーと、前記サーチ制御ユニットと前記サーチャーに結合されたシーケンス発生器であって、仮説に基づいて擬似乱数シーケンスを発生する回路を含む前記シーケンス発生器が含まれる。

本発明のもう一つの好ましい実施例によれば、無線装置は、アンテナに結合されたアナログ・フロント・エンドであってアンテナにより供給される受信信号を濾波し増幅する回路を含むアナログ・フロント・エンドと、アナログ・ディジタル変換器（ＡＤＣ）であってアナログ・フロント・エンドにより供給されるアナログ信号をディジタルシンボルストリームへ変換するＡＤＣと、前記ＡＤＣに結合されたサーチ・ユニットであってテスト仮説への回路を含むサーチ・ユニットであり、前記テストは、シンボル境界に沿って遂行されるものと、前記ＡＤＣに結合された処理ユニットであって、エラー検出および訂正、レコードおよびデスプレッドして、ディジタルシンボルストリームを濾波する前記処理ユニットとを含む。

本発明の好ましい実施例の一つの長所は、特定境界に整列したアキュミュレーションを遂行することにより信号の直交性が維持されて、希望する信号のアキュミュレーションにおいて、これらの諸信号から何の干渉も導入されないことである。したがって、システムの信号対雑音比率が最大化される。

本発明の好ましい実施例の更なる長所は、本発明は少しの追加ハードウェアしか必要としないので、僅かな追加コストにより本発明の実施が達成できることである。

本発明の好ましい実施例のなおもう一つの長所は、境界サイズとアキュミュレーション長さの任意の寸法で動作できるので、最大のフレキシビリティを達成できることである。

後述する本発明の詳細な説明がより良く理解されるようにするために、以上に本発明の特徴と技術的長所を比較的広汎に概説してきた。本発明の特許請求の範囲の主題を形成する本発明の追加的な特徴と長所を以下に説明する。開示される概念と特定の実施例は、本発明の同一の目的を遂行するための他の構成または処理を修正し、設計するための基礎として、容易に実施できることが、当業者により容易に理解されよう。そうした等価な構成が添付の特許請求の範囲に提出される本発明の精神と範囲から離れていないことも当業者により理解されるであろう。

本発明の現在好ましい実施例の製造と使用が以下に詳細に議論される。しかしながら、理解すべきは、広く多様な特定の文脈において、実施可能な多くの応用可能な発明的諸概念を本発明が供給することである。議論される特定の実施例は、本発明の製造と使用のための特定の方法を説明するだけであって、本発明の範囲を限定するものではない。

本発明を特定の文脈における好ましい実施例、すなわちＣＤＭＡ（ＩＳ−９５）、ＣＤＭＡ２０００およびＵＭＴＳ（ユニバーサル移動電気通信）技術スタンダードに従って生産された直接シーケンス・スペクトラム拡散無線通信システムに関して説明する。ＣＤＭＡ２０００技術スタンダードの概要は、「ＣＤＭＡ２０００スペクトラム拡散システム入門、リリース０」という名称の書類に供給されており、本書に参考文献として組み込まれる。ＵＭＴＳ技術スタンダードの概要は、「第３世代パートナーシップ・プロジェクト；テクニカル・スぺシフィケーションズ・グループ・サービスおよびシステム・アスペクト・ジェネラルＵＭＴＳアーキテクチャ（リリース４）」という名称の書類に供給されており、本書に参考文献として組み込まれる。しかしながら、本発明はまた直交拡散コードを有する直接シーケンス・スペクトラム拡散技術を使用する他のディジタル無線通信システムへも適用可能である。

さて図１を参照すると、例示的な無線通信システム１００を図示する略図が示されている。この無線通信システムにおいて、基地局１１０と通信している移動局１０５がある。基地局１１０に加えて、複数の他の基地局１１５があり、これらは、基地局１１０よりも移動局１０５から遠く離れている。移動局１０５は、電源を入れると基地局１１０からの信号と同期可能であったので、基地局１１０を使用して、無線通信システム１００への接続を開始した。

前に議論したように、ＩＳ−９５、ＣＤＭＤ２０００、または、ＵＭＴＳに従ったシステムのようなコード分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）無線通信システムにおいては、移動局は、電源投入に際して、基地局と同期化されることが必要である。この同期化処理は、ローカルに記憶された擬似乱数（ＰＮ）シーケンスの種々なオフセットと受信信号との間の複数の相関を、移動局が遂行することを必要とする。この相関はまた、種々のスクランブリング・コードのアプリケーションを含む。その上移動局は、種々の搬送周波数において受信信号をテストすることを要求される。

移動局の基地局に対する同期は、通常一般にサーチャーと呼ばれる移動局の一部分で遂行される。サーチャーは、入力として、通常一対のペアＩおよびＱの形式で移動局により検出される受信信号を受信する。それから、サーチャーは、ＩシーケンスおよびＱシーケンスをローカルに記憶されたＰＮシーケンスと、特定のオフセットにおいて相関させる。このオフセットは、一般にＰＮオフセットと呼ばれ、また、受信されたシーケンスをＰＮシーケンスと相関させる処理は、一般に仮説をテストすることと呼ばれる。

さて図２を参照すると、直交拡散コードにより直接シーケンス・スペクトラム拡散通信に使用され得る諸信号のいくつかのビット周期を図示するタイミング・チャートが示されている。第１曲線２０５は、パイロット・チャネル上で搬送される信号を表示し、一方第２曲線２１０は、チャネルＳ１上で搬送される信号を表示し、また、第３曲線２１５は、チャネルＳ２上で搬送される信号を表示する。チャネルＳ１およびチャネルＳ２は直交拡散コードを使用して拡散することと、図２に示すように、これらの拡散コードはビット方式（bit-wise）ベースで直交することに注意されたい。これは、ビット整列した累算が起こる場合に、チャネルＳ１およびチャネルＳ２上の信号が互いに干渉しないことを暗示する。図２には、チャネルＳ１およびＳ２上の信号のビットＩ（インターバル２２０およびビットＩ＋１（インターバル２２５）および、パイロット・チャネルが、表示されている。）

いくつかのハイライトが、パイロット・チャネルについて、例示的な累算インターバルを図示する。チャネルＳ１およびＳ２上の信号ビットに整列されたパイロット・チャネルの最初の累算（ハイライト２３０）は、これら信号の直交の性質を保持する。したがって、チャネルＳ１およびＳ２上の諸信号は、パイロット・チャネルの累算に何も影響しない。パイロット・チャネルの第２の累算（ハイライト２３５）は、ビットＩ（インターバル２２０）の開始の僅か後に開始し、ビットＩ+１（インターバル２２５）の開始の僅か後に終了する。したがって、チャネルＳ１およびＳ２上の信号の直交性が維持されず、また、チャネルＳ１およびＳ２上の諸信号は、パイロット・チャネルの累算において、ノイズとして現れる。パイロット・チャネルの第３の累算（ハイライト２４０）は、ビットＩ（インターバル２２０）の終了の僅か以前に開始して、ビットＩ＋１（インター・バル２２５）の終了の僅か以前に終了する。ここでも再び累算がビット整列していないので、チャネルＳ１およびＳ２上の諸信号の直交性が維持されず、それらは累算においてノイズとして現れる。

さて図３を参照すると、送信アンテナ・ダイバーシティを使用する直接シーケンス・スペクトラム拡散通信システムについての変調パターンを図示するタイミング・チャートが示されている。図３は、送信フレームＩ（インターバル３１５）の端部における送信パターンの一部分と、送信フレームＩ+１（インターバル３２０）の開始における送信パターンの一部分を表示する。一つの送信フレームは、スロット＃０ないしスロット＃１４とラベルされた１５の送信スロットを含み、各スロットは同一の持続期間（インターバル３２５）である。図３に示すように直接シーケンス・スペクトラム拡散通信システムは、二つの送信アンテナ（アンテナ１の送信パターンはパターン３０５として表示され、またアンテナ２の送信パターンはパターン３１０として表示されている。）を使用して、空間ー時間送信ダイバーシティ方式を実施する。

第１の累算（ハイライト３３０として表示されている）は、送信スロット（スロット＃０）に整列され、したがって、送信ダイバーシティ方式の直交性が保持される。第２の累算（ハイライト３３５）および第３の累算（ハイライト３４０）は、送信スロットに整列されていないので、送信ダイバーシティ方式の直行性が失われている。送信ダイバーシティ方式の直行性の喪失の影響は、後に議論するように受信信号の強度において見られる。

さて図４を参照すると、正規化されたシンボル境界オフセットの関数として正規化されたコーヒレントな累算エネルギーを図示するデータ・プロットが示されている。図４は、シンボル境界オフセット（正規化済み）の関数として、いくつかの異なった累算長さ（種々な曲線として表示されている）の正規化された累算エネルギーを図示する。いくつかの累算長さ（曲線４１０および４１５として表示されている）について、シンボル境界オフセットは、３ｄｂの大きさまで変動するエネルギーによって正規化されたコーヒレント累算エネルギーにおいて、重要な要素（ファクター）を演じている。第３累算長さ（曲線４０５と表示されている）について、信号境界オフセットは、正規化されたコーヒレント累算エネルギーに大きな影響を与えない。

明らかに、いくつかの累算長さについてシンボル境界オフセットは、累算されるエネルギーの量を変更できる。累算されるエネルギーにおける比較的大きな相違は、たとえば送信ダイバーシティ方式を使用している通信システムのために困難をもたらすかもしれない。そうした状況において、一つのアンテナから送信される信号は、他のアンテナから送信される信号よりも著しく低く見えるであろう。このことは、低い累算エネルギーにより、受信機がアンテナの存在を検出することを困難にするかもしれない。

さて図５を参照すると、受信シーケンス５０５といくつかの仮説５１０と５２０が、それらのシンボルフォーマットで図示され、受信シーケンスに対する仮説の不整列が図示されている。図５に表示されるように受信シーケンス５０５は、それが受信されるように、すなわちＮ＋１チップのグループに表示される。仮説５１０および５２０について、Ｋ+１チップのいくつかのグループが表示されている。仮説５１０と５２０について、Ｋ＋１チップのグループは、それらが一つのシーケンス発生器（図示なし）により発生されたものとして表示されている。しかしながら、それらのＰＮオフセットにおける差異のために、仮説５１０および５２０内の諸シンボルの実際の開始（および完了）は異なる。たとえば、仮説５１０は、諸シンボルがＫ+１チップのグループに整列するようなＰＮオフセットを有するが、一方仮説５２０は、諸シンボルがＫ+１チップのグループに不整列であるようなＰＮオフセットを有する。この不整列は、仮説５２０を表示するＫ＋１チップのグループの右へ僅かにシフトしているシンボル持続インターバル５２５により表示されている。

さて、注意すべきは、相関を遂行するためにベクトル化サーチャーが使用されることと、ベクトル化サーチャーがＫ＋１チップ上で動作して、Ｋが１５であるという事実によって、Ｋ＋１チップのグループとして、仮説５１０と５２０が表示されていることである。ベクトル化サーチャーの代わりに非ベクトル化サーチャーを使用すれば、Ｋ＋１チップのグループ内で仮説５１０と５２０を組織する必要を除くことができる。しかしながら、シンボル境界による相関の整列と非整列は、やはり起こり、本発明は、やはり利用可能である。たとえばチップＲ［０］のチップＣ^＊［０］との関係（仮説５１０から）はシンボルに整列であるが、一方Ｒ［０］のＣ^＊［−１］との関係（仮説５２０から）はシンボルに整列ではない。しかしながら、チップＲ［１］のＣ^＊［０］との関係（仮説５２０から）はシンボルに整列である。

仮説５２０は、境界非整列があるので、Ｋ＋１チップのグループのコンテンツは、受信シーケンス５０５と仮説５１０についてのＫ＋１チップのコンテンツとは異なってラベルされる。たとえば、仮説５１０のためのＫ＋１チップの第１グループが、Ｃ^＊［０．．．Ｋ］とラベルされるが、一方仮説５２０のためのＫ＋１チップの第１グループは、Ｃ^＊［−１．．．Ｋ−１］とラベルされ、これは、Ｋ＋１チップのグループの開始（チップ０）が、実際は、仮説５２０における第２チップであるからである。したがって、受信シーケンス５０５の仮説５２０との相関（および後続の累算）は、非整列である。

この相関は、次の通り数式で表現される：

ここで、ｘ（）は、相関結果であり、ｒ（）は、受信シーケンスであり、ｃ^＊（）は、仮説であり、τは、相関オフセット（ＰＮオフセット）である。この相関は、表現される通りに遂行され、単一の受信シーケンスと複数の発生されたＰＮシーケンスとの相関を可能にする。

相関（および従って累算）が、シンボル境界に沿って整列するのを確実にするには、二つの条件を充たさなければならない。第１の条件は、相関（および累算）の長さが、シンボル周期若しくは持続期間（duration）の整数倍でなければならないことを規定する。第２の条件は、相関（および累算）が、シンボルの始まりで開始しなければならないことを規定する。第１条件は、相関と仮説の正しい仕様を通じて充分に充たすことができる。第２の条件は、相関が遂行される方法への修正を要求する。

さて、図６を参照すると、本発明の好ましい実施例により、受信シーケンス６０５といくつかの仮説６１０と６２０を図示する略図が示され、仮説６１０および６２０と受信シーケンス６０５との相関が、異なって遂行されて信号の整列を維持することを確実にする。上に議論した先行技術の相関（数学的に表現すれば、

）は、次のように書き直すことができる：

。そうした仕方で表現した場合、相関のあいだじゅう整列を維持することは、容易に遂行できる。書き直したようにこの相関は、単一の仮説により相関のために必要なよりも多く受信シーケンスの多数のチップを受信することにより、遂行される。それから、仮説（仮説６１０または６２０など）を供給されると、受信シーケンス６０５から適当なチップが選択されて仮説と相関される。たとえば、図６において、仮説６１０のＰＮオフセットのために、仮説６１０から発生されたＰＮシーケンスは、受信シーケンスのチップ０ないしチップＫと相関される。しかしながら、仮説６２０の場合は、信号境界との整列を維持するために、受信シーケンスのチップ１ないしチップＫ+１が、仮説６２０から発生されたＰＮシーケンスと相関される。

本発明の好ましい実施例によれば、図６に概説した相関技法は、実際の相関を遂行するのに実際に必要とされるものよりも多くの受信シーケンスのチップを受信器が、受信することを必要とすることがある。たとえば、１６チップの相関長さを有するベクトル化サーチャーを使用すれば、３１チップの受信シーケンスを記憶することが、受信器にとって必要である。この３１チップは、ある仮説の相関が１６チップの受信シーケンスの最後のチップ（Ｒ［１５］）から始まるＰＮオフセットを有する仮説の最悪の場合の状況をサポートするために必要である。Ｒ［１５］から開始する相関により、それから１５の追加のチップが、相関を完成するために必要であり、全体では３１チップになる。この仮説が１７番目のチップ（Ｒ［１６］）で始まるその相関を有するならば、そのときは、受信シーケンスをＲ［０］へ戻ってラッピングすることにより、実際に遂行できる。一回に１チップずつ相関させるシーケンシャル・サーチャにより、３１個のチップ・バッファがチップに必要ではなく、むしろ１個のチップ・バッファが必要である。

さて、図７を参照すると、本発明の好ましい実施例により、直接シーケンス・スペクトラム拡散信号をサーチするのに使用される無線受信機７００の一部分を図示する略図が示されている。直接シーケンス・スペクトラム拡散信号をサーチするのに使用される無線受信機７００のこの部分は、図６に開示された修正相関方法を使用して、受信信号と仮説の間で遂行される信号境界整列相関をすることができる。サーチングに使用される無線受信機７００のこの部分は、サーチャー７０５、無線周波数（ＲＦ）セクション７２０、サーチ制御ユニット７２５、仮説メモリ７３０およびシーケンス発生器７３５を含む。

このサーチャー７０５は、直接シーケンス・スペクトラム拡散信号について、実際のサーチを遂行するために使用できる。図５に開示した相関技法を実施する典型的なサーチャーと同様に、サーチャー７０５は、デスクランブラ７１３内のチップ（特定のオフセットにより、調節されている）のローカル的に発生されたバージョンにより、受信されるシーケンスから最初にチップを相関させることにより、そのサーチを遂行する。たとえば、パイロット・チャネル・サーチの場合は、サーチャー７０５は、パイロット・チャネル上に送信されるＰＮシーケンスのローカル的に発生されたバージョンを使用して、（ここでも特定のオフセットにより、調整された後で）、受信パイロット・チャネルと相関させる。相関の後にサーチャー７０５は、相関結果のコーヒレントおよび非コーヒレントの双方の累算を、コーヒレント／非コーヒレント・アキュミュレータ７１５において遂行する。最後に結果プロセッサ７１７により、累算が処理される。結果プロセッサ７１７の動作の例として、コーヒレント／非コーヒレント・アキュミュレータ７１５内で遂行される累算が、結果プロセッサ７１７内のあらかじめ規定されたスレッショルドに対して比較される。あらかじめ規定されたスレッショルドを超える累算を有する仮説は、良好な仮説であると決定され保存されるが、一方あらかじめ規定されたスレッショルドを超えない累算を有する仮説は除去される。良好な仮説は、後に使用するためにメモリへ保存される。

サーチャー７０５は、サンプル・バッファ７０９を含み、サンプル・バッファ７０９は、後続の相関で使用される受信信号内のチップのサンプルを記憶するのに使用される。マルチプレクサ７１１が、相関すべき受信信号のサンプルのサブセットを選択するために使用される。たとえば、３１個のチップで１６チップのチップ長さの相関のサンプル・バッファを使用すれば、マルチプレクサ７１１は、３１−１６マルチプレクサすなわち３１個のチップ・バッファから１６チップを選択できるマルチプレクサになる。サーチャー７０５は、また、捕捉時間ユニット７０７を含み、捕捉時間ユニット７０７は、無線受信機７００におけるローカル時間と受信信号から導かれるタイミング情報に基づくタイミング情報を供給することを担当できる。

無線周波数（ＲＦ）セクション７２０は、ＲＦ制御インターフェイス７２４とタイム・ベース・コントローラ７２２とを含み、無線受信機７００へ空中で伝送される信号を受信するために使用されるＲＦハードウェアを制御するのに使用される。それから、ＲＦセクション７２０は、受信信号をサーチャー７０５へ供給し、好ましくは、二つのシーケンス（Ｉシーケンス、Ｑシーケンス）の形式で、タイミング基準信号と共に供給する。

サーチャー制御ユニット７２５は、必要な制御情報をサーチャー７０５へ供給して、これにより、サーチャ７０５が、受信シーケンスから適切な正しいチップを、種々の異なる仮説から発生された適切なＰＮシーケンスと相関させることを確実にする。サーチャー制御ユニット７２５は、テストすべき仮説を仮説メモリ７３０から検索する。本発明の好ましい実施例によれば、仮説メモリ７３０は、仮説をサーチ・パラメータのセットで記憶し、サーチ・パラメータの１セットが１つまたはそれ以上の仮説を規定する。パラメータのこれらのセットは、タイミング基準（捕捉時間ユニット７０７により供給される）と結合されると、テストされる実際の仮説を発生するのに使用される。それから、テストされる仮説は、シーケンス発生器７３５へ供給される。シーケンス発生器７３５は、それから、仮説に基づいてＰＮシーケンスを発生する。

各仮説は、シーケンス発生器７０５内にＰＮシーケンスを発生するために使用されることに加えて、マルチプレクサ７１１へ供給されて、サンプル・バッファ７０９内に記憶された受信シーケンスからチップ・サンプルの適切なサブ・セットを選択するために、使用される。シーケンス発生器７３５により供給されるＰＮシーケンスと相関されるのは、マルチプレクサ７１１からのこのチップ・サンプルのサブセットである。

さて図８を参照すると、本発明の好ましい実施例による無線装置８００を図示する略図が示されている。無線装置８００は、空中を伝送されてアンテナ８０５により検出される信号を受信するアナログ・フロント・エンド８１０を含む。アナログ・フロント・エンド８１０は、受信信号をフィルタして、帯域外ノイズと干渉を除去し、受信号を等化し増幅するのを助けて、受信信号を処理に適した電力レベルにするためなどに使用される。アナログ・デジタル変換機（ＡＤＣ）８１５は、アナログ受信信号をそのデジタル表現へ変換するのに使用される。

ＡＤＣ８１５により生成されるデジタル信号は、それからデジタル信号処理ユニット８２０へ供給される。このデジタル信号処理ユニットは、デジタルシンボルのエラー検出と訂正、シンボルストリームのデコーディングとデスプレッディング、シンボルストリームのデインターリービングとデパンクチャリングなどの機能を担当する。メモリ８２５が、シンボルストリームのいくらかまたは一部分、シンボルストリームからデコードされたデータ、サーチ仮説を記憶するために使用され、スクラッチ・メモリとして使用されるなどする。サーチャー７０５（サーチャー制御ユニットを含む）、およびシーケンス発生器７０３は、図７に説明した通りである。これらのユニットを互いに結合するのが高速通信バス８３０である。

さて、図９を参照すると、本発明の好ましい実施例により、シンボル境界に沿って相関と累算の整列を確実にするために使用されるアルゴリズム９００を図示するフローチャートが、示されている。本発明の好ましい実施例によれば、アルゴリズム９００は、サーチャー制御ユニット（サーチャー制御ユニット７２５（図７）のような）内に実施される。本発明の好ましい実施例によれば、アルゴリズム９００は、リアルタイムで動作する。したがって、アルゴリズム９００は、典型的にカスタム設計の集積回路またはファームウエアで実施されて適切な性能を供給する。代わりにアルゴリズム９００は、移動制御ユニット（ＭＣＵ）（図示なし）上で実行されて、このＭＣＵが、リアルタイム動作を供給するのに充分な処理能力を有するならば、無線装置の種々な部分の動作の制御を担当する。

サーチャー制御ユニット７２５は、仮説（または、複数の仮説）を受信すると、アルゴリズム９００の実行を開始する（ブロック９０５）。この仮説は、仮説メモリ（仮説メモリ７３０（図７）のような）にサーチ・パラメータの形式で記憶され、それからタイミング基準に結合されて、一つまたはそれ以上の仮説を生成する。代わりに、仮説は、仮説メモリ７３０内に単一の仮説として記憶されているだけのこともある。この仮説を受信した後にサーチャー制御ユニット７２５は、タイム・インデックスを決定できる（ブロック９１０）。本発明の好ましい実施例によれば、所与の仮説のためのタイム・インデックスは、コード長さを法としてタイム スタンプ（すなわちタイミング基準）マイナスから仮説オフセット（すなわちＰＮオフセット）に等しい（the time-stamp minus the hypothesis offset modulo the code length）。

それから、サーチャ制御ユニット７２５は、開始条件を決定して、相関とコーヒレント累算を開始する（ブロック９１５）。希望する開始条件は、タイム・インデックスが、シンボル長を法として０（zero modulo the symbol length）に等しい時のように表現される。言い換えれば、希望する開始条件は、タイム・インデックスが、シンボル長の整数倍である時である。たとえば、シンボル長さ（Ｎ）が２の累乗であれば、そのときは、タイム・インデックスをｔ_ｍｔ_ｍ-1ｔ_ｍ-2．．．ｔ_１ｔ_０と表現できれば、ｔ_ｎ-１、ｔ_ｎ-２、．．．，ｔ₀は、全て０に等しい（ここで、ｎ＝ｌｏｇ_２Ｎ）。サーチャー制御ユニット７２５は、また、コーヒレント累算を終了する条件を決定する（ブロック９２０）。コーヒレント累算を終了するのに望ましい条件は、シンボル長さを法としてシンボル長さ‐１６（symbol length-16 modulo symbol length）として、表現できるが、ここで１６は部分相関の長さである。シンボル長さが２の累乗である例へ戻って参照すると、コーヒレント累算を終了するために望ましい条件は、ｔ_ｎ-１、ｔ_ｎ-２、が、全て１に等しいときである（ここで、ｎ＝ｌｏｇ_２Ｎ）。注意すべきは、シンボル長さが２の累乗でないときの状況において、開始および終了条件を指示するために組み合わせ論理を使用できることである。開始条件と終了条件を強制するために組み合わせ論理を使用することは、本発明の技術分野で通常の技能を有する人々に良く理解されているので本書には議論しない。

それから、サーチャー制御ユニット７２５が、サンプル・バッファ（サンプル・バッファ７０９（図７）のような）から希望するチップ・サンプルを選択する（ブロック９２５）。本発明の好ましい実施例によれば、サーチャー制御ユニット７２５は、マルチプレクサ（マルチプレクサ７１１（図７）のような）へ情報を供給して、これにより、マルチプレクサ７１１がサンプル・バッファ７０９から希望のチップ・サンプルを選択するようにする。希望のチップ・サンプルが選択された後に（ブロック９２５）、サーチャー制御ユニット７２５は、希望する開始条件が満たされるまで待機する（ブロック９３０）。希望する開始条件が満たされると、相関器へ仮説が割り当てられ（ブロック９３５）、仮説のテストを開始できる。

本発明の好ましい実施例によれば、累算時間Ｌがシンボル長さＮの整数倍であれば、すなわちＬ＝ｋＮであり、ここでｋは整数であり、そのとき相関器がｋ個の位置のいずれか一つにおいて相関を開始できる。これは、各相関器内に一つのカウンタを必要とする結果になる。

本発明のもう一つの好ましい実施例によれば、累算タイムＬがシンボル長さＮの整数倍であるときに、一つの累算境界上に相関が起こるように強制される。Ｌ＝ｋＮなので、シンボル整列は自明に得られる（０モジュロＬ＝＝０モジュロＮ）。したがって、相関を開始するためのレイテンシー遅延が増加することを代償として、各相関器にカウンタを有する必要を、省略できる。

本発明とその諸利点を詳細に説明してきたが、添付の特許請求の範囲に定義される本発明の精神と範囲から離れることなく、種々の変更、置き換えおよび代替を本書になし得ることを理解すべきである。

その上、本出願の範囲は、この明細書に説明された処理、機械、製造、事項の構成、手段、方法およびステップの特定の実施例に制限されることを意図していない。本発明の開示から当業者の一人が容易に理解するように、本書に説明された対応する実施例と同一の機能を実質的に達成し、または、同一結果を実質的に達成する処理、機械、製造、事項の構成、手段、方法、または、ステップで現に存在し、または、後に開発されるべきものは、本発明により使用できる。したがって添付の特許請求の範囲は、その範囲にそうした処理、機械、製造、事項の構成、手段、方法、またはステップを含むことを意図している。

２００２年１０月１日に出願の米国仮特許出願番号６０／４１５，２１２名称「ＤＳ ＳＳ信号のシンボル境界整列サーチを遂行する方法と装置」の利益をクレームして本願に援用する。
（関連出願の相互参照）

本出願は、下記の同時継続で、共通に譲渡された特許出願に関連する：２００３年８月２８日出願の出願番号ＸＸ−ＸＸＸＸＸＸ、名称「パイプライン化ベクトル処理を使用して、直接シーケンス・スペクトラム拡散信号を検出するシステムと方法」；２００３年８月２８日出願の出願番号ＸＸ−ＸＸＸＸＸＸ名称「マルチ・モード・サーチャーを使用して、多重直接シーケンス・スペクトラム拡散信号を検出するシステムと方法」；２００３年５月１６日出願の出願番号１０／４３９，４００名称「直接シーケンス・スペクトラム拡散（ＤＳＳＳ）信号のサーチからの結果のインテリジェント処理のシステムと方法；２００３年８月２８日出願の出願番号ＸＸ−ＸＸＸＸＸＸ名称「独立変数のバッチ処理を使用して、直接シーケンス・スペクトラム拡散信号を検出するシステムと方法」、これらの諸出願の開示は、ここで本書に組み込まれる。

本発明とその長所の一層完全な理解のために、添付図面と共に、上記の説明を行なった。
例示的な無線通信システムの略図である。 直接シーケンス・スペクトラム拡散通信システムにおける信号のいくつかのビット周期のタイミング・チャートである。 送信アンテナ・ダイバーシティを使用する直接シーケンス・スペクトラム拡散通信システムの変調パターンのタイミング・チャートである。 図３に表示した送信アンテナ・ダイバーシティを使用する直接シーケンス・スペクトラム拡散通信システムのための正規化した累算オフセットの関数としての正規化したコーヒレント累算エネルギーのデータ・プロットである。 受信シーケンスといくつかの仮説の略図であって、受信シーケンスに対する仮説の相関の不整列がハイライトで示されている。 一つの受信シーケンスいくつかの仮説の略図であって、本発明の好ましい実施例により、受信シーケンスに対する仮説の不整列を防止するために相関を修正済みである。 本発明の好ましい実施例により、直接シーケンス・スペクトラム拡散信号をサーチするために使用される無線受信機の一部分の略図である。 本発明の好ましい実施例による無線装置の略図である。 本発明の好ましい実施例により相関の整列と信号境界に沿った累算を確実にするために使用されるアルゴリズムのフローチャートである。

符号の説明

６０５ 受信シーケンス
６１０、６２０ 仮説
７００ 無線受信機
７０５ サーチャー
７０７ 捕捉時間ユニット
７０９ サンプル・バッファ
７１１ マルチプレクサ
７１３ デスクランブラ
７１５ コーヒレント／非コーヒレント・アキュミュレータ
７１７ 結果プロセッサ
７２０ 無線周波数（ＲＦ）セクション
７２２ タイム・ベース・コントローラ
７２４ ＲＦ制御インターフェイス
７２５ サーチ制御ユニット、サーチャー制御ユニット
７３０ 仮説メモリ
７３５ シーケンス発生器
８００ 無線装置
８０５ アンテナ
７１０ アナログ・フロント・エンド
８１５ アナログ・ディジタル変換機（ＡＤＣ）
８２０ ディジタル信号処理ユニット
８３０ 高速通信バス

Claims (10)

1. 仮説を受信することと、
   開始条件および終了条件を決定することと、
   前記開始条件に基づいて、受信シーケンスからサンプルを選択することと、
   前記サンプルおよび仮説を相関器へ供給することとを含む、
   シンボル整列相関により仮説をテストする方法。
2. 前記開始条件をモジュロＮによるタイム・インデックスがゼロに等しいときであると表現し、Ｎがシンボルの長さである、請求項１記載の方法。
3. Ｎが２の累乗であって、タイム・インデックスがｔ_mｔ_m-1ｔ_m-2...ｔ₁ｔ₀のように表現されるならば、ｔ_n-1，ｔ_n-2，...，ｔ_m-0はゼロに等しく、ｎ＝ｌ０ｇ₂Ｎである、請求項２記載の方法。
4. 終了条件は、タイム・インデックスがモジュロＮによる（Ｎ‐部分相関長さ）に等しいときと表現され、ここでＮはシンボルの長さであり、相関長さは相関されるチップの数である、請求項１記載の方法。
5. 前記サンプルおよび仮説を相関器へ供給した後に、
   前記仮説に基づいて擬似ランダム・シーケンスを発生することと、
   前記サンプルに前記擬似ランダム・シーケンスを相関させることと、
   前記相関結果を累算することと、
   前記累算結果を処理することとさらに含む、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の方法。
6. 一つの仮説メモリに結合された一つのサーチ制御ユニットであって、前記仮説メモリから読み取られる仮説に基づいて相関の開始および停止条件を供給する回路を含む前記サーチ制御ユニットと、
   前記サーチ制御ユニットに結合されたサーチャーであって、前記サーチ制御ユニットからの命令に基づいて受信シーケンスからサンプルのサブ・セットを選択し、前記サンプルのサブ・セットを擬似乱数シーケンスと相関させて、前記相関結果を累算する回路を含む前記サーチャーと、
   前記サーチ制御ユニットおよび前記サーチャーに結合されたシーケンス発生器であって、前記仮説に基づいて前記擬似乱数シーケンスを発生する回路を含む、前記シーケンス発生器とを含む回路。
7. 受信シーケンス入力へ結合されるマルチプレクサであって、前記サーチ制御ユニットにより供給される開始および停止条件に基づいて、前記受信シーケンスから前記サンプルのサブ・セットを選択する回路を含む前記マルチプレクサと、
   前記マルチプレクサおよび前記シーケンス発生器に結合されたデスクランブラであって、前記マルチプレクサからの前記サンプルのサブセットを前記シーケンス発生器からの前記擬似乱数シーケンスと相関させる回路を含む前記デスクランブラと、
   前記デスクランブラに結合されたアキュミュレータであって、前記相関結果をコーヒレントにおよび非コーヒレントにアキュミュレートする回路を含む前記アキュミュレータとを前記サーチャーが含む、請求項６記載の回路。
8. 前記仮説メモリ内に記憶された前記仮説が、サーチ・パラメータのセットとして記憶され、前記仮説が前記サーチ・パラメータのセットおよび一つのタイミング基準から導出される、請求項６または請求項７記載の回路。
9. アンテナへ結合されたアナログ・フロント・エンドであって、前記アンテナにより供給される受信信号を濾波し増幅する回路を含む前記アナログ・フロント・エンドと、
   アナログ・デジタル変換機（ＡＤＣ）であって、前記アナログ・フロント・エンドにより供給されるアナログ信号をデジタル信号ストリームへ変換する前記ＡＤＣと、
   前記ＡＤＣに結合されたサーチ・ユニットであって、テスト回路を含み、シンボル境界に沿って前記テストが遂行される前記サーチ・ユニットと、
   前記ＡＤＣに結合された処理ユニットであって、前記ディジタルシンボルストリームをエラー検出して訂正し、デコードしてデスプレッドし、フィルタする回路を含む前記処理ユニットとを含む無線装置。
10. 仮説メモリへ結合されたサーチ制御ユニットであって、前記仮説メモリから読み取られる仮説に基づいて、相関のための開始および停止条件を供給する回路を含む前記サーチ制御ユニットと、
    前記サーチ制御ユニットへ結合されたサーチャーであって、前記サーチ制御ユニットからの命令に基づいて、受信シーケンスからサンプルのサブ・セットを選択し、前記サンプルのサブ・セットを擬似乱数シーケンスと相関させ、前記相関の結果をアキュミュレートする回路を含む前記サーチャーと、
    前記サーチ制御ユニットおよび前記サーチャーへ結合されたシーケンス発生器であって、前記仮説に基づいて擬似乱数シーケンスを発生する回路を含むシーケンス発生器を前記サーチ・ユニットが含む請求項９記載の無線装置。

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