JP2008519486A - Ｃｄｍａ受信機を使用したトーン検出 - Google Patents

Abstract

符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）受信機（１００）は、ＧＳＭ ＦＣＣＨ信号に関係付けるようにデジタルフィルタのタップ重みをプログラムする（２０８）ことによって、ＧＳＭトーンベース信号の存在を検出することができる。タップ重みの値と受信信号との間の相関が閾値を満たした場合、受信機は、ＧＳＭ信号が存在するという指示を生成する（２１２）。デジタルフィルタを用いて受信信号の相関を求めること、相当するパワー値を求めること、信号強度を求めること、および周波数オフセットを推定すること、に基づいて、信号検出を改善するための後処理をデジタルフィルタの出力に関して実施することができる。

Description

本発明は、通信システムにおける信号検出に関する。より詳細には、本発明は、ＣＤＭＡ受信機を使用した、トーンベースの非ＣＤＭＡ信号の検出に関する。

移動体通信の重要な利益の１つは、種々の地理的エリア全体にわたって移動している間に、通信を維持することができることである。異なる地理的エリアは、異なるプロトコルベースのインフラストラクチャを有することができ、そのインフラストラクチャは、したがって、異なる無線通信プロトコルに従って無線信号の伝送を要求することができる。インフラストラクチャのタイプに差があるために、移動体ユニットの中には、時分割多重アクセス(time division multiple access)（ＴＤＭＡ）標準、符号分割多重アクセス(code division multiple access)（ＣＤＭＡ）標準、およびグローバル移動体通信システム(global system for mobile communication)（ＧＳＭ）標準のうちのいずれか１つに従って情報を処理することができるものもある。たとえば、大都市圏の近くでは、移動体ユニットはＣＤＭＡ基地局と情報を交換する必要がある場合がある。逆に他のエリアではＧＳＭ基地局が広く用いられ、移動体ユニットは、こうしたロケーションではＧＳＭフォーマットに従って情報を交換する必要がある場合がある。

ＴＤＭＡプロトコルの詳細は、米国電気通信工業会(Telecommunication Industry Association)から入手可能なＩＳ−１３６通信標準に開示される。ＧＳＭプロトコルの詳細は、欧州電気通信標準化協会(Eu ropean Telecommunication Standards Institute)から入手可能である。第３世代ＣＤＭＡ標準は、通常、広帯域ＣＤＭＡと呼ばれる。現在、開発中である最も優勢な広帯域ＣＤＭＡは、ＩＳ−９５プロトコルの発展型であるＩＳ−２０００標準、および、ＧＳＭプロトコルの発展型であるユニバーサル移動体通信システム（uniform mobile telecommunication system）（ＵＭＴＳ）である。本明細書で使用されるように、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）は、ユニバーサル移動体通信システム（ＵＭＴＳ）標準で採用された第３世代広帯域ＣＤＭＡプロトコルのことを言う。

ＧＳＭおよびＵＭＴＳは、共に、欧州標準であり、したがって、北米標準であり、かつ、米国内に主に配置されるＴＤＭＡ標準と比較して、それぞれのインフラストラクチャは、同じ地理的エリアの近くに主に配置される。したがって、所与のこうした移動体ユニットは、ＣＤＭＡ／ＴＤＭＡ検出を容易にする受信機よりも、ＣＤＭＡ／ＧＳＭ検出を容易にする受信機を必要とする可能性が高い。ＧＳＭは、トーンベース信号であるため、ＣＤＭＡフォーマットでない他のトーンベースセルラー信号を受信することができるＣＤＭＡ受信機についての必要性もまた存在する場合がある。

ＧＳＭ媒体アクセス方式は、周波数分割多重アクセス(frequency division multiplex access)と時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）の組み合わせである。ＦＤＭＡでは、ユーザは、周波数スペクトルの一部分を割り当てられ、周波数スペクトルの一部分で送信する。ただ一人のユーザが、ある時に割り当てられた周波数をアクセスすることができるため、周波数スペクトルは、急速に飽和する可能性がある。所与の周波数を使用することができるユーザの数を増やすために、ＴＤＭＡを採用して、ユーザが、その中で情報を送信することができるタイムスロットに周波数スペクトルが分割される。結果として、複数のユーザが、周波数を共有することができ、各ユーザは、それぞれのタイムスロット中に送信することができる。各ユーザには、データを送受信するタイムバーストが割り当てられる。複数のバーストはフレームを構成する。

ＧＳＭ標準は、ユーザデータについて、２つの２５ＭＨｚ周波数帯を要求する。８９０〜９１５ＭＨｚの周波数帯は、移動体ユニットから基地局への通信に使用されるアップリンクチャネルであり、９３５〜９１６０ＭＨｚの周波数帯は、基地局から移動体ユニットへの通信に使用されるダウンリンクチャネルである。各アップリンクチャネルおよび各ダウンリンクチャネルは、通信が起こる１２４の搬送波周波数に分割される。各搬送波周波数は、マルチフレームと呼ぶタイムスロットに分割され、マルチフレームは、２６フレームで構成される。各フレームは、バーストと呼ぶ８タイムスロットを有し、ユーザは、１バースト／フレームで送信することができる。第１搬送波で送信されるデータは存在しない。それは、第１搬送波がガードバンドとして使用されて、ＧＳＭ信号を、ガードバンドの近くにある搬送波周波数上で送信することができる他の信号から分離するためである。セル内の基地局は、割り当てられた搬送波周波数にわたって、移動体ユニットと通信するように割り当てられる。

ＧＳＭ呼は、ブロードキャストチャネル上で送信されたＧＳＭビーコン信号の一部である周波数補正チャネル(Frequency Correction Channel)（ＦＣＣＨ）によって初期化される。ＦＣＣＨは、呼の接続および一般的なネットワーク管理に使用される、あるタイプの制御チャネルである。ＦＣＣＨチャネルは、作動中または停止中の移動体ユニットによって使用されることができ、移動体ユニットにＧＳＭシステムの周波数を供給して、移動体ユニットがネットワークと同期することを可能にする。移動体ユニットは、ＦＣＣＨ複素トーンがあるかを聴取することによってＧＳＭ信号の存在を検出することができる。

従来のシステムでは、受信機は、同じタイプの信号の存在を検出することができるだけである。信号の検出は、通常、移動体ユニットが、相当するタイプの信号を検出するのに専用であるハードウェアの一部分を起動することを要求する。たとえば、基地局と通信中に、ＣＤＭＡ受信機を有する移動体ユニットは、ＧＳＭ信号が存在するかどうかを判定するだけのために、ＧＳＭ受信機ハードウェアを起動することを要求される可能性がある。しかし、この技法は、移動体ユニットの電池寿命、および、移動体ユニットにかかる処理要求の点で、コストがかかる。一般に、無線通信は、移動体であるユニット間で送信され、これらの移動体ユニットは、通常、コンパクトであり、したがって、制限された電池および処理能力を有するように設計される。結果として、最新の技術から生じる、電池寿命の低下および処理要求の増加は、特にやっかいである。

したがって、移動体ユニットが、単一受信機を使用して種々のタイプの信号を検出することを可能にするシステムについての必要性が存在する。

本発明の実施形態では、ＣＤＭＡ受信機は、トーンベース信号（たとえば、グローバル移動体通信システム（ＧＳＭ）信号）の存在を検出することができる。デジタルフィルタを用いて受信信号の相関を求めること、相当するパワー値を求めること、信号強度を求めること、および周波数オフセットを推定することに基づいて、信号検出を改善するための後処理を、デジタルフィルタの出力に関して実施することができる。本明細書で使用されるように、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）は、ユニバーサル移動体通信システム（ＵＭＴＳ）標準で採用された第３世代広帯域ＣＤＭＡプロトコルのことを言う。本発明の実施形態は、移動体ユニットが、トーンベースの非ＣＤＭＡ信号の存在を検出するだけのために、付加的な受信機を起動する必要をなくすことによって、電池寿命を維持し、処理要求の増加の脅威を回避することができる。

本発明の一態様によれば、デジタルフィルタを有する符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）受信機を使用する方法を採用して、受信信号内の複素トーンの存在が検出されることができる。複素トーンは、あるシンボルレートを有することができ、既知のシーケンスからなることができる。こうした機構では、複素トーンは、グローバル移動体通信システム（ＧＳＭ）信号である可能性がある。さらに、方法は、デジタルフィルタについて、タップ重みの値を求めるステップと、デジタルフィルタにタップ重みの値をプログラムするステップと、受信信号とタップ重みの値との間の相関を求めるステップと、相関が閾値を満たす場合、検出された複素トーンの存在を指示するステップとを含むことができる。方法はまた、デジタルフィルタの出力に関して実施することができる後処理を含むことができる。受信信号とデジタルフィルタとの間の相関を求めること、相当するパワー値を求めること、信号強度を求めること、および周波数オフセットを推定することに基づいて信号検出を改善するための後処理を、実施することができる。

本発明の第２の態様によれば、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）受信機は、受信信号内の複素トーンの存在を検出することができる。複素トーンは、あるシンボルレートを有することができ、既知のシーケンスからなることができる。こうした機構では、複素トーンは、グローバル移動体通信システム（ＧＳＭ）信号などのトーンベース信号であることができる。さらに、デジタルフィルタの出力に関して実施することができる。後処理は、受信信号とデジタルフィルタとの間の相関を求めること、相当するパワー値を求めること、信号強度を求めること、および周波数オフセットを推定することに基づいて信号検出を改善するための後処理を、実施することができる。こうした機構では、ＣＤＭＡ信機は、各タップが、プログラム可能なタップ重みを有する、複数のタップを含むデジタルフィルタを含むことができ、デジタルフィルタは、受信信号を、プログラム可能なタップ重み値に関係付けるようになっている。ＣＤＭＡ信機はまた、コントローラを含むことができ、コントローラは、（ｉ）タップ重みの値を求め、（ｉｉ）デジタルフィルタにタップ重みをプログラムし、（ｉｉｉ）受信信号とタップ重みの値との間の相関を求め、（ｉｖ）デジタルフィルタによって計算された相関が閾値を満たす場合、複素トーンの存在を指示するように構成されることができる。

本発明の第３の態様によれば、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）受信機は、受信信号内の複素トーンの存在を検出することができる。複素トーンは、あるシンボルレートを有することができ、既知のシーケンスからなることができる。こうした機構では、複素トーンは、グローバル移動体通信システム（ＧＳＭ）信号などのトーンベース信号であることができる。ＣＤＭＡ受信機は、メモリ、プロセッサ、およびデジタルフィルタを含むことができる。

ＣＤＭＡ受信機内のプロセッサはまた、以下のように命令を受信することができる。第１セットの命令は、メモリに記憶され、タップ重みの値を求めるようにプロセッサにさせるようになっていることができる。第２セットの命令は、メモリに記憶され、受信機のデジタルフィルタにタップ重みをプログラムするようプロセッサにさせるようになっていることができる。第３セットの命令は、メモリに記憶され、受信信号とデジタルフィルタのタップ重みの値との間の相関を求めるようプロセッサにさせるようになっていることができる。第４セットの命令は、メモリに記憶され、デジタルフィルタによって計算された相関が閾値を満たす場合、複素トーンの存在を指示するようプロセッサにさせるようになっていることができる。第５セットの命令は、メモリに記憶され、デジタルフィルタの出力に関して後処理を行うようプロセッサにさせるようになっていることができる。後処理は、受信信号とデジタルフィルタとの間の相関を求めること、相当するパワー値を求めること、信号強度を求めること、および周波数オフセットを推定することを含むことができる。

本発明の第４の態様によれば、コンピュータコード製品は、受信信号内の複素トーンの存在を検出するように、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）受信機をイネーブルすることができる。複素トーンは、あるシンボルレートを有することができ、既知のシーケンスからなることができる。コンピュータコード製品内の命令は、以下の命令を実施するように実行されることができる。第１セットの命令は、メモリに記憶され、タップ重みの値を求めるようプロセッサにさせるようになっていることができる。第２セットの命令は、メモリに記憶され、受信機のデジタルフィルタにタップ重みをプログラムするようプロセッサにさせるようになっていることができる。第３セットの命令は、メモリに記憶され、受信信号とデジタルフィルタのタップ重みの値との間の相関を求めるようプロセッサにさせるようになっていることができる。第４セットの命令は、メモリに記憶され、相関が閾値を満たす場合、複素トーンの存在を指示するようプロセッサにさせるようになっていることができる。コンピュータコード製品は、さらに、メモリに記憶され、後処理を行うようプロセッサにさせるようになっていることができる第５セットの命令を含むことができる。後処理は、受信信号とデジタルフィルタとの間の相関を求めること、相当するパワー値を求めること、信号強度を求めること、および周波数オフセットを推定することを含むことができる。

本発明の、これらの、また、他の特徴は、その短い説明が以下で提供される図面を参照して行われる、好ましい実施形態の説明を考慮して、当業者に明らかになるであろう。

本発明の実施形態では、ＣＤＭＡ受信機は、ＣＤＭＡデジタルフィルタに適切なタップ重みをプログラムすることによって、トーンベースの、異なったフォーマットの信号の存在を検出することができる。したがって、ＣＤＭＡ受信機は、受信機ハードウェアを起動するか、または、受信された通信信号の特定のフォーマットに特有のソフトウェア命令を実行する必要性をなくすことができる。受信信号とデジタルフィルタとの間の相関を求めること、相当するパワー値を求めること、信号強度を求めること、および周波数オフセットを推定することに基づいて信号検出を改善するための、後処理を実施することができる。本明細書で使用されるように、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）は、ユニバーサル移動体通信システム（ＵＭＴＳ）標準で採用された第３世代広帯域ＣＤＭＡプロトコルのことを言う。本明細書で使用されるように、異なったフォーマットの信号は、ＣＤＭＡフォーマットに従ってフォーマットされない任意の信号を含む。以下で詳細に述べられる一例は、ＧＳＭ信号の存在を検出するための、ＣＤＭＡ受信機の使用である。ＣＤＭＡ受信機を使用したＧＳＭ信号の検出が述べられるが、こうした例は、例証に過ぎないことが、容易に理解されるべきである。本発明の実施形態は、他のトーンベース信号の存在も検出するのに使用されることができるであろう。

ＧＳＭ信号の存在を検出することの一部として、ＣＤＭＡサーチャからの信号は、こうした信号が、許容可能な相関特性を確実に有するように処理されることができる。ＧＳＭ信号が検出されると、ＧＳＭ特有のハードウェアおよび／またはソフトウェアが実施されて、知られている方法で、ＧＳＭ信号が受信され、処理されることができる。

図１に示すように、ＣＤＭＡ受信機１００は、多数の遅延ブロックを含むことができ、そのうちの３つが、参照数字１０２、１０４、および１０６で示され、その入力および出力は、多数の乗算器に結合されることができ、乗算器のうちの４つが、参照数字１１６、１１８、１２０、および１２２で示される。ＣＤＭＡ受信機１００はまた、参照数字１０８、１１０、１１２、および１１４で示される多数のプログラム可能なタップ重みを含むことができ、タップ重みは、また、乗算器１１６、１１８、１２０、および１２２に結合されることができる。乗算器１１６、１１８、１２０、および１２２の出力は、それぞれ、複素加算器１２４に結合されることができ、複素加算器１２４は、乗算器１１６、１１８、１２０、および１２２の出力を加算することができる。ＣＤＭＡ受信機１００は、１２８の乗算器と１２８のプログラム可能なタップ重みを含むことができる。しかし、ＣＤＭＡ受信機１００は、任意の他の適した数のタップ、加算器、および乗算器を含むことができる。

ＣＤＭＡ受信機１００の動作中に、デジタルサンプルは、ＣＤＭＡ受信機１００内の遅延ブロック１０２、１０４、および１０６の縦続接続機構内に結合され、縦続接続機構を通して、たとえば、３．８４ＭＨｚであることができるＣＤＭＡチップレートでクロック駆動されることができる。チップが、遅延ブロック１０２、１０４、および１０６を通してクロック駆動されるにつれて、チップは、ブロック１０８、１１０、１１２、および１１４で示すプログラム可能なタップ重みによって乗算されることができ、タップ重みの値は、受信チップとプログラム可能なタップ重みとの間の相関の測定が生成されるように、ＣＤＭＡ受信機１００によって制御されることができる。

ＣＤＭＡ受信機が、ＣＤＭＡ信号を処理することを意図されるとき、ＣＤＭＡ信号が、タップ重み１０８、１１０、１１２、および１１４と時間的に整列したときに、ＣＤＭＡ信号の既知の部分（たとえば、擬似ランダムシーケンス）が、高い相関を生成することができるように、プログラム可能なタップ重み１０８、１１０、１１２、および１１４は、Ｕ_０、Ｕ_１、Ｕ_２、…、Ｕ_１２７に設定されることができる。それに応じて、ＣＤＭＡ受信機１００は、複素加算器１２４の出力を監視し、ピーク相関を探すことによって、受信信号が時間的に整列した時を求めることができる。

上記は、ＣＤＭＡ信号の受信について、ＣＤＭＡ受信機１００の動作を述べたが、ＣＤＭＡ受信機１００はまた、ＧＳＭ信号などのトーンベース信号の存在を検出するのに使用されることができる。プログラム可能なタップ重み１０８、１１０、１１２、および１１４を変更することによって、受信機は、ＣＤＭＡ信号ならびにＧＳＭ信号を検出することができる。特に、既知のＧＳＭシーケンスを内部に有する受信信号が、複素加算器１２４の出力において、比較的大きな加算結果を生じることができるように、ＣＤＭＡ受信機１００は、プログラム可能なタップ重み１０８、１１０、１１２、および１１４を、Ｇ_０、Ｇ_１、Ｇ_２、…、Ｇ_１２７に設定することができる。図７は、ポストプロセッサ７００について要求されることができる処理を示す。ＵＭＴＳの場合、ＣＤＭＡチップレートは３．８４ＭＨｚであり、ＧＳＭの場合、シンボルレートは２７０．８３３ＭＨｚである。ＣＤＭＡ受信機１００の可能性のある構成は、ＣＤＭＡチップレートでクロック駆動される１２８タップを有することができる。ＣＤＭＡ受信機１００のこの構成は、約９ＧＳＭシンボルに等しい時間にわたって、受信信号とタップを関係付けることができる。ＧＳＭ ＦＣＣＨ信号が、長さが１４２シンボルであることができる既知の部分を有するため、少なくとも１４の順次の出現について、９つのユニークシンボルにわたって正の相関が存在する可能性がある。環境によっては、ＧＳＭ信号の存在を検出するのに、単一相関値で十分である場合があるが、１４２シンボルの全ＦＣＣＨ信号を処理することによって、検出確率が増加し、誤りアラーム率が減少する可能性がある。ＣＤＭＡ受信機１００からの出力をサンプリングするのに、デシメータ７０２を使用することができる。デシメータ７０２は、相関値のシーケンスを生成することができるであろう。これらの相関値は、複素数であることができ、したがって、デカルト座標−極座標変換器７０４によって、パワーと位相角に変換されることができる。パワー値のシーケンスは、シフトレジスタ７０６に記憶され、加算器７０８によって累算されて、比較器７１０において、閾値が満たされたかどうか、したがって、ＧＳＭ ＦＣＣＨ信号が検出されたかどうかを判定することができる。一緒に使用される、シフトレジスタ７０６および加算器７０８は、パワー値のシーケンスを累算する機能を実行することができる、平均化有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタとして機能することができる。シフトレジスタ７０６は、各値を順次記憶し、シフトレジスタ７０６の全容量に達すると、最も古い値を廃棄することができる。デカルト座標−極座標変換器７０４が省略される場合、相関値のシーケンスは、シフトレジスタ７０６に記憶されることができる。相関に相当するパワー値は、加算器７０８の前または後で計算されてもよい。比較器７１０への入力を提供する以外に、加算器７０８の出力は、信号強度指示を提供することができ、信号強度指示は、記憶され、異なる時間に、加算器７０８の出力と比較されることができる。

閾値は、相関が存在しないときに、図１の加算器１２４によって一般に生成される雑音フロアを越える一定レベルに基づいて経験的に設定されることができる。あるいは、閾値は、アナログ−デジタル変換器（Ａ／Ｄ）のスケールを基準にして一定レベルに設定されることができる。さらに、比較器７１０は、ＦＣＣＨ信号が検出された時間を指示するために、ＧＳＭ受信機に同期または相関タイミング情報を提供することができる。

ポストプロセッサ７００はまた、受信信号の周波数オフセットを求めるために、デカルト座標−極座標変換器７０４からの位相角出力に関して動作することができる。位相角のシーケンスは、シフトレジスタ７１２に記憶されることができ、順次の出力相関の間の位相変化（すなわち、傾斜）はまた、傾斜発生器７１４で求めることができる。次に、位相変化（すなわち、位相傾斜）が、所定の位相変化から偏移する量を求めることができる。最後に、順次の相関の間の位相変化の量と周波数に対する関係との比較に基づいて、ブロック７１６への入力をスケーリングすることによって、周波数オフセットを求めることができる。

各周波数オフセットは、ＦＣＣＨトーンの通常回転からの位相偏移に相当してもよい。理想的なＦＣＣＨトーンは、シンボルごとにｐ／２だけ回転する。周波数オフセットが存在しないとき、位相は、１２８チップ後に、１つの位相角から別の位相角へ４^３７／_７２πだけ進むことができる。予想される周波数オフセットは、２πより大きな位相変化を引き起こすことが予想されないため、２πの任意の倍数を、この計算では無視することができる。たとえば、１ｋＨｚの周波数オフセットが存在し、１２８チップが処理される場合、位相変化は、^３７Ｐ／_７２＋^Ｐ／_１５であると計算することができるであろう。位相角の数は、最大検出基準が満たされたときに使用されたパワーの数と同じであることができる。

図８は、ＣＤＭＡ受信機１００を採用することができるセルラーネットワーク８００を示す。基地局８０１、８０４、および８０６は、アンテナ８１４で受信される信号８０８、８１０、および８１２を送信することができる。信号８０８、８１０、および８１２は、ＧＳＭ信号またはＣＤＭＡ信号などのトーンベース信号であることができ、搬送波周波数上で送出されることができる。搬送波周波数は、アンテナ出力と発振器８１８からのトーンを周波数ダウンコンバータ８１６に印加することによって、ベースバンドに変換することができる。周波数選択器８２０は、トーンの周波数を設定することができる。測定された周波数オフセットが存在する場合、発振器８１８は、周波数オフセットを補償するように調整されることができ、それにより、受信品質を改善することができる。周波数オフセットは、図７のポストプロセッサ７００によって評価されるオフセットであることができ、発振器８１８へのフィードバックとして使用されて、周波数オフセットが調整されることができる。

図２に示すように、ＧＳＭ検出は、フロー図２００によって述べることができる。フロー図を使用して本明細書で述べる機能は、ソフトウェア命令によって実施することができるか、または、特別にプログラムされたハードウェアによって実施することができることが理解されるべきである。ソフトウェア命令は、任意のコンピュータ読み取り可能媒体に記憶され、プロセッサによって実行されることができるであろう。フロー図に関連して述べる機能は、特定のハードウェア、ソフトウェア、またはハードウェア／ソフトウェア実施態様に限定されると考えられるべきではない。

ステップ２０２にて、ＧＳＭ ＦＣＣＨ信号の複素共役がとられることができ、ステップ２０４にて、複素共役のサンプルが、ＣＤＭＡチップレート（３．８４ＭＨｚ）で取得されることができる。これが、通常、デジタルシステムであるため、サンプルは、通常、固定点分解能内にあることができる。一般に、ＣＤＭＡ信号は、４相位相シフトキーイング(quadrature phase shift keying)（ＱＰＳＫ）技法に従って変調され、したがって、複素フィルタタップは、＋／−１＋／−ｉなどの値をとる必要があるだけである。ステップ２０６にて、システムは、＋１、−１、または０などの数に等しい数値を有する実数成分、および、＋１、−１、または０などの数に等しい数値を有する虚数成分を有するようにサンプルを制限することができる。フィルタがそのために設計されるＣＤＭＡ信号が、たとえば、直交振幅変調(quadrature amplitude modulation)（ＱＡＭ）である場合、値を修正することができ、タップ重み分解能は１ビットより大きい。ステップ２０８にて、デジタルフィルタのタップは、複素制限サンプル用いてプログラムされることができる。その後、ステップ２１０にて、受信信号は、デジタルフィルタに入力されることができ、デジタルフィルタ出力が、生成されることができる。次に、ステップ２１２にて、受信信号とデジタルフィルタタップの値との間の相関が、求められることができる。

図３は、本発明の実施形態による、信号検出を改善するための後処理の技法３００を示す例示的なフロー図である。ステップ２１０にて、受信信号は、デジタルフィルタに入力され、デジタルフィルタ出力が生成される。ステップ３０２にて、各デジタルフィルタ出力のパワーが求められることができ、ステップ３０４にて、デジタルフィルタ出力のシーケンスが記憶されることができる。デジタルフィルタ出力のパワーが記憶されるレートは、ＣＤＭＡチップレートより遅くてもよい。ステップ３０６にて、デジタルフィルタ出力のパワーのシーケンスは、加算されることができ、加算結果に相当することができる相関は、閾値と比較されることができる。ステップ３０４および３０６における記憶機能および加算機能は、累算機能の働きをすることができ、パワーのシーケンスを累算して、加算結果を生成することができる。ステップ２１２にて、相関が閾値を満たす場合、ＧＳＭ ＦＣＣＨ信号の存在が指示されることができる。閾値選択は、図７の比較器７１０を参照して説明された。

図４は、本発明の実施形態による、周波数オフセットを推定するための後処理の方法４００を示す例示的なフロー図である。図２のステップ２１０に続いて、ステップ４０２にて、デジタルフィルタ出力の位相角が求められることができ、ステップ４０４にて、デジタルフィルタ出力の位相角のシーケンスが記憶されることができる。デジタルフィルタ出力のパワーの場合と同様に、デジタルフィルタ出力の位相角が記憶されるレートは、ＣＤＭＡチップレートより遅くてもよい。ステップ４０６にて、デジタルフィルタ出力の位相角のシーケンスの平均位相角が計算されることができる。デジタルフィルタ出力の位相角が記憶されるレートに基づいて、所定の位相変化バイアスが、平均位相角から除去されることができる。ステップ４０７にて、必要である場合、所定の位相変化バイアスが除去されることができる。図７の説明を参照すると、所定の位相変化バイアスは、１２８ＣＤＭＡチップだけ離れたデジタルフィルタ出力の位相角について、^３７Ｐ／_７２であるであろう。バイアスが補償されると、ステップ４０８にて、平均位相変化がスケーリングされて、周波数オフセットを求めることができる。たとえば、１２８ＣＤＭＡチップだけ離れたデジタルフィルタ出力の位相角についての平均位相変化は、^{３．８４ＭＨｚ}／_２５６によってスケーリングされることができるであろう。

図５は、本発明の実施形態による、信号強度を求め、比較するための後処理の方法５００を示す例示的なフロー図である。まず、ステップ５０２にて、セルラー信号が、移動体ユニットのアンテナで受信されることができる。セルラー信号は、１つまたは複数の基地局８０２、８０４、および／または８０６からのものであってよい。ステップ５０４にて、セルラー信号を受信信号にダウンコンバートする周波数が選択されることができ、ステップ５０６にて、ＣＤＭＡ信号か、ＧＳＭ信号などのトーンベース信号のいずれかに相当するデジタルフィルタタップのセットが選択されることができる。ステップ２１０にて、受信信号は、デジタルフィルタに入力されることができ、デジタルフィルタ出力が生成されることができる。ステップ５０８にて、信号強度は、デジタルフィルタ出力に基づくことができ、ステップ５１０にて、別の周波数に関して受信される信号に相当する別の信号強度と比較するために、信号強度が記憶されることができる。

信号強度は、受信信号の相関値と１対１の関係を有することができる。したがって、信号強度は、受信信号とデジタルフィルタタップの値との間の相関が増加するにつれて、増加することができる。信号強度を求めることは、種々の基地局が信号を送信してもよい任意の数の周波数について行うことができる。２つ以上の基地局からの受信信号が、デジタルフィルタタップ間で関係付けられ、２つ以上の相関が閾値を満たすとき、ＣＤＭＡ受信機１００は、最大信号強度を有する信号を特定することができる。図８を参照すると、周波数選択器８２０は、その信号を送信した基地局に相当する周波数を選択することができる。たとえば、最大信号強度を有し、閾値を満たす相関も有する信号を送信したどの基地局であってもその基地局に応じて、周波数選択器８２０は、基地局８０２、８０４、または８０６に相当する周波数を選択することができる。

図６を参照すると、通信デバイス６００の受信機は、メモリ６０２、プロセッサ６０４、デジタルフィルタ６０８、およびＡ／Ｄ６０６を備えることができる。
プロセッサ６０４は、ソフトウェアか、ハードウェアか、ソフトウェア／ハードウェア実施態様のいずれかで実施されることができる。

メモリ６０２は、タップ重みの値が求められた後に、タップ重みの値を記憶することができる。本発明の実施形態を実行するのに使用することができる例示的なメモリのタイプは、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）およびランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含むが、それに限定されない。読み出し専用メモリは、メモリが内部に配置されるデバイスがオフされた後でも、メモリの内容を保持する永久形態のメモリである。ＲＯＭは、タップ重みの値を求め、受信機のデジタルフィルタにタップ重みをプログラムし、受信信号とタップ重み値との間の相関を求め、ＧＳＭ信号の存在を指示するようプロセッサにさせるようになっている命令を記憶するのに使用されることができる。タップ重みの値は、限定はしないが、ＲＡＭを含む、データを書き込むことができる種々のタイプのメモリに記憶されることができる。

Ａ／Ｄ６０６は、プロセッサ６０４によって制御されることができ、受信信号のサンプルをデジタルフィルタ６０８に渡すことができる。
デジタルフィルタ６０８は、メモリ６０２によって供給されたタップ重みの値を用いて受信信号のフィルタリングを実施することができる。

ＧＳＭ ＦＣＣＨ信号などの異なるフォーマットの信号の検出は、移動体ユニットまたは固定ユニットにおいて起こることができ、ユニットは、限定はしないが、無線チャネルおよび有線チャネルの両方を通じて通信するセルラー電話、無線ラップトップ、およびパーソナルコンピュータを含むことができる。通信が伝わることができるネットワークは、無線かまたは有線であることができ、通信は、ネットワークから基地局へ伝わることができ、基地局は、無線チャネルを通じて信号を移動体ユニットに伝えることができる。通信される情報がそのから発生するデバイスは、限定はしないが、別のセルラー電話、インターネットサーバ、またはパーソナルコンピュータを含む任意の数の移動体ユニットまたは固定ユニットであることができる。

本発明はまた、コンピュータコード製品の一部として実施することができる。コンピュータコード製品は、コンピュータ読み取り可能言語およびコンピュータ読み取り可能記憶媒体を備えることができる。コンピュータ読み取り可能言語は、本発明の実施形態に従ってプロセッサがとる動作を指示する命令のセット（たとえば、ソースコード）であることができる。コンピュータ読み取り可能記憶媒体は、コンピュータコード製品が記憶されるロケーションであることができる。

コンピュータ読み取り可能言語は、限定はしないが、ソースコードを含むことができる。例示的なコンピュータ読み取り可能記憶媒体は、限定はしないが、ＲＯＭ、および、コンピュータコード製品が、その上に書き込まれ、その後、転送され、限定はしないが、６０４に見出されるタイプを含むタイプのプロセッサ上で実行される用紙を含むことができる。

コンピュータ読み取り可能言語は、タップ重みの値を求め、受信機のデジタルフィルタにタップ重みをプログラムし、受信信号とデジタルフィルタのタップ重みの値との間の相関を求め、デジタルフィルタによって計算された相関が閾値を満たす場合に、複素トーンの存在を指示するようプロセッサ６０４にさせるように実行されることができる。コンピュータ読み取り可能言語はまた、後処理を行うようプロセッサ６０４にさせるように実行されることができる。後処理は、受信信号とデジタルフィルタとの間の相関を求めること、相当するパワー値を求めること、信号強度を求めること、および周波数オフセットを推定することを含むことができる。

先の説明を考慮して、本発明の多数の変更および代替の実施形態が、当業者に明らかになるであろう。したがって、本説明は、単に例証であるとして考えられ、本発明の範囲を制限するものとして考えられるべきではない。構造の詳細は、本発明の精神から逸脱することなく、実質的に変わることができ、添付特許請求項の範囲内にある全ての変更の排他的な使用が留保される。

本発明の実施形態による、ＧＳＭ信号検出に使用することができるＣＤＭＡ受信機１００の例示図。 本発明の実施形態による、ＧＳＭ信号検出の方法２００を示す例示フロー図。 本発明の実施形態による、信号検出を改善する後処理の方法３００を示す例示フロー図。 本発明の実施形態による、周波数オフセットを推定する後処理の方法４００を示す例示フロー図。 本発明の実施形態による、信号強度を求め、比較する後処理の方法５００を示す例示フロー図。 本発明の実施形態を実施するように配設されたＣＤＭＡ受信機６００の例示ブロック図。 本発明の実施形態による、ＧＳＭ信号検出に使用することができるポストプロセッサ７００の例示図。 本発明の実施形態による、ＧＳＭ信号検出のためにＣＤＭＡ受信機を利用するセルラーネットワーク８００の例示図。

Claims (17)

1. 既知の信号で表される複素トーンを含む、第１搬送波周波数中での受信信号を処理するために、デジタルフィルタを有する符号分割多重アクセス(code division multiple access)受信機を使用する方法であって、
   デジタルフィルタについて、複数のタップ重みを求めるステップと、
   前記デジタルフィルタに前記複数のタップ重みをプログラムするステップと、
   前記受信信号と前記複数のタップ重みとの間の相関を求めるステップと、
   前記相関が閾値を満たす場合、複素トーンの存在を指示するステップと、を含む方法。
2. 前記複数のタップ重みは、
   前記既知の信号の複素共役をとるステップ、および、
   前記複素共役を所定のレートでデジタル化するステップ、によって求められる請求項１に記載の方法。
3. 前記所定のレートはＣＤＭＡチップレートである請求項２に記載の方法。
4. 前記既知の信号はＧＳＭ ＦＣＣＨ信号である請求項１に記載の方法。
5. 前記複数のタップ重みは複素値である請求項１に記載の方法。
6. 前記複数のタップ重みはメモリに記憶される請求項１に記載の方法。
7. 前記相関は、前記受信信号の一部分と前記複数のタップ重みとの間のものである請求項１に記載の方法。
8. 前記相関は、デジタルフィルタ出力のシーケンスに基づく請求項１に記載の方法。
9. 前記デジタルフィルタ出力のシーケンスは、処理されて、
   パワーのシーケンスを生成するために、各デジタルフィルタ出力に相当するパワーを計算するステップ、
   前記相関を生成するために、前記パワーのシーケンスを累算するステップ、および、
   前記相関を閾値と比較するステップであって、それによって、前記相関が閾値を満たす場合、複素トーンの存在を指示する比較するステップを実施することによって、複素トーンの存在が判定される請求項８に記載の方法。
10. 前記パワーのシーケンスを累算するステップは、平均化ＦＩＲフィルタ(averaging FIR filter)によって達成される請求項９に記載の方法。
11. 前記相関は、前記第１搬送波周波数についての受信信号強度の第１尺度である請求項９に記載の方法。
12. 前記第１搬送波周波数についての受信信号強度の前記第１尺度は、前記第２搬送波周波数についての受信信号強度の第２尺度と比較される請求項１１に記載の方法。
13. 位相のシーケンスを生成するために、各デジタルフィルタ出力の位相を計算するステップ、
    前記位相のシーケンス内のそれぞれの順次の位相間の平均位相変化を計算するステップ、
    必要である場合、所定の位相変化バイアスを除去するステップ、および、
    前記平均位相変化に基づいて、周波数オフセットを求めるステップによって、前記周波数オフセットを計算するステップをさらに含む請求項８に記載の方法。
14. 既知の信号で表される複素トーンを含む、第１搬送波周波数における、受信信号を処理するための、デジタルフィルタを有する符号分割多重アクセス受信機であって、
    各タップが、プログラム可能なタップ重みを有する、複数のタップを含み、前記受信信号を、前記プログラム可能なタップ重み値に関係付けるようになっているデジタルフィルタと、
    前記タップ重みの値を求め、前記デジタルフィルタに前記タップ重みをプログラムし、前記受信信号と前記複数のタップ重み値との間の相関を求め、
    前記デジタルフィルタによって計算された相関が閾値を満たす場合、複素トーンの存在を指示するように構成されたコントローラと、を備える符号分割多重アクセス受信機。
15. 既知の信号で表される複素トーンを含む、第１搬送波周波数における、受信信号を処理するための、デジタルフィルタを有する符号分割多重アクセス受信機であって、
    メモリと、
    プロセッサと、
    デジタルフィルタと、
    前記メモリに記憶され、前記タップ重みの値を求めるよう前記プロセッサにさせるようになっている第１セットの命令と、
    前記メモリに記憶され、前記受信機の前記デジタルフィルタに前記タップ重みをプログラムするよう前記プロセッサにさせるようになっている第２セットの命令と、
    前記メモリに記憶され、前記受信信号と前記デジタルフィルタの前記タップ重みの値との間の相関を求めるよう前記プロセッサにさせるようになっている第３セットの命令と、
    前記メモリに記憶され、前記デジタルフィルタによって計算された前記相関が閾値を満たす場合、複素トーンの存在を指示するよう前記プロセッサにさせるようになっている第４セットの命令と、を備える符号分割多重アクセス受信機。
16. 前記メモリに記憶され、前記デジタルフィルタの出力に関して後処理を行うよう前記プロセッサにさせるようになっている第５セットの命令をさらに備える符号分割多重アクセス受信機。
17. 既知の信号で表される複素トーンを含む、第１搬送波周波数中での受信信号を処理するように、符号分割多重アクセス受信機をイネーブルすることができるコンピュータコード製品であって、同コンピュータコード製品内の命令は、
    前記メモリに記憶され、前記タップ重みの値を求めるよう前記プロセッサにさせるようになっている第１セットの命令と、
    前記メモリに記憶され、前記受信機の前記デジタルフィルタに前記タップ重みをプログラムするよう前記プロセッサにさせるようになっている第２セットの命令と、
    前記メモリに記憶され、受信信号と前記デジタルフィルタの前記タップ重みの値との間の相関を求めるよう前記プロセッサにさせるようになっている第３セットの命令と、
    前記メモリに記憶され、前記デジタルフィルタによって計算された前記相関が閾値を満たす場合、複素トーンの存在を指示するよう前記プロセッサにさせるようになっている第４セットの命令に従って実行されることができるコンピュータコード製品。

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