JP2000503180A - コール設定バーストを検出する方法及び受信器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 デジタル無線システムにおいてコール設定バーストを検出する方法、及び受信器において、受信器は、所与のタイムスロットにおいて受け取られた信号をサンプリングするためのコンバータ(304)と、デジタル化されたサンプルを既知のトレーニングシーケンスと相関するための手段(400)と、得られた相関結果のエネルギーを計算するための手段(402)と、計算されたエネルギーから所与の順序のサンプルのストリングの最大値を見つける手段(404)と、１つのサンプル当たりに見つかった最大値を平均化するための手段(408)とを含む。コール設定バーストを検出する信頼性を改善するために、受信器は、１つのサンプル当たりのタイムスロットの他のサンプルのエネルギーを平均化するための手段(410)と、その平均化された最大エネルギーの値を他のサンプルのエネルギー値と比較するための手段(412)とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】 コール設定バーストを検出する方法及び受信器発明の分野 本発明は、既知のトレーニングシーケンスを含むあるコール設定バーストによ り所定のタイムスロットにコールを設定するデジタル無線システムにおいてコー ル設定バーストを検出する方法であって、サンプルされた受信信号を既知のトレ ーニングシーケンスと相関させ、そして１つの相関結果当たりのインパルス応答 の最大ポイントの平均エネルギーを計算することにより、タイムスロットにおけ るインパルス応答の最大ポイントの位置及びエネルギーを推定することを含む方 法に係る。先行技術の説明 本発明は、加入者装置が、ベースステーションと無線接続を確立したいときに 特定のコール設定メッセージを送信し、そしてコール設定メッセージがトレーニ ングシーケンスを含むようなデジタル無線システムに適用できる。通常、コール 設定メッセージは、ランダムアクセスチャンネルに送信され、これは、メッセー ジ送信が厳密な所定の開始及び終了時間をもたないことを意味する。チャンネル 上の送信が同時発生し、従って、送信を繰り返さねばならないことは、ランダム アクセスチャンネルについて一般的なことである。ベースステーションは、ター ミナル装置がいつ送信の必要があるか分からず、従って、それらを前もって送信 に向けるように割り当てることができない。 ベースステーションにおいてコール設定メッセージを検出することが必要とな っている。というのは、ベースステーションは、信号がいつ到着するか、その信 号の電力レベル、又はコール設定チャンネルの公称周波数からの考えられる周波 数ずれを前もって知らないからである。メッセージの検出を容易にするために、 メッセージは、通常、多数の既に知られたビットを含み、既に知られたビットの シーケンスをトレーニングシーケンスと称する。トレーニングシーケンスは、イ ンパルス応答のようなチャンネルの特性を計算するのに使用でき、これにより、 チャンネルが信号に生じる歪を修正するよう試みることができるので、デジタル 無線システムに通常は使用される。 公知の解決策では、所与のタイムスロットに受け取られた信号がコール設定メ ッセージを含むかどうかの判断が、イコライザの後に、デコードされた仮定した トレーニングシーケンスが既知のトレーニングシーケンスと比較されるときに行 われる。多数のエラービットがある場合には、信号がおそらくメッセージ以外の ノイズを含んでいる。これはユーザに不快感を与えるので、コール設定はできる だけ迅速に且つ確実になされねばならない。コール設定メッセージを迅速に検出 できるほど、ベースステーションとターミナル装置との間に迅速にコールを設定 することができる。発明の要旨 本発明の目的は、コール設定メッセージを従来より早く検出できる方法を提供 することである。又、本発明による方法は信頼性があり、このように又は他の方 法と組み合わせて使用することができる。 この目的は、冒頭で述べた方法において、１つの相関結果当たりのタイムスロ ットの他のサンプルの相関結果に含まれたエネルギーを平均化し、インパルス応 答の平均最大エネルギーとタイムスロットの他のサンプルの平均エネルギーとの 間の比を計算し、そしてこの比が所与のスレッシュホールドより大きい場合に、 コール設定バーストが関連タイムスロットに受け取られたと判断する段階を含む ことを特徴とする方法によって達成される。 又、本発明は、所与のタイムスロットに受け取られた信号をサンプリングする ためのコンバータと、デジタル化されたサンプルを既知のトレーニングシーケン スと相関するための手段と、得られた相関結果のエネルギーを計算する手段と、 計算されたエネルギーから所与の順序のサンプルのストリングの最大値を見つけ る手段と、１つのサンプル当たりに見つかった最大値を平均化するための手段と を備えたデジタル無線システムの受信器にも係る。本発明による受信器は、１つ のサンプル当たりのタイムスロットの他のサンプルのエネルギーを平均化するた めの手段と、その平均化された最大エネルギーの値を他のサンプルのエネルギー 値と比較するための手段とを備えたことを特徴とする。 本発明の方法は、必要とされるほとんどの計算、即ち相関の計算が、いかなる 場合にも、インパルス応答の計算に関連して行われるので、簡単且つ迅速に実施 できる。更に、本発明の方法は、比較のポイントが従来のように固定の信号ノイ ズ比のスレッシュホールドではなく、最大エネルギーと他のタップの平均エネル ギーとの比であり、この比がチャンネルの状態に適応されるので、チャンネルに 適応したものである。図面の簡単な説明 以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。 図１は、本発明による方法を適用できる無線システムを示す図である。 図２は、ＧＳＭシステムに使用されるコール設定バーストの構造を示す図であ る。 図３は、本発明による受信器の構造を示すブロック図である。 図４は、本発明による受信器の構造を詳細に示す図である。好ましい実施形態の詳細な説明 本発明は、特殊なコール設定メッセージをベースステーションに送信すること により加入者装置がコールを設定し、そしてコール設定メッセージが既に知られ たビットシーケンス即ちトレーニングシーケンスを含むようなデジタル無線シス テムに一般に適用できる。図１は、典型的な無線システムの構造を示す。このシ ステムは、複数の加入者装置１００−１０４を含み、これらは、これらは、図示 されたターミナル装置１００のようにベースステーション１０６のエリア内のシ ステムと通信するか、又はターミナル装置１０２及び１０４のようにアイドル状 態である。以下、本発明をデジタルＧＳＭセルラー無線システムについて例示す るが、本発明はこれに限定されるものではない。 ターミナル装置からベースステーションへコールを設定するためにＧＳＭでは 特定のランダムアクセスチャンネルＲＡＣＨが使用される。ターミナル装置は、 無線接続を確立しようとするときに、コール設定メッセージをベースステーショ ンに送信し、ベースステーションは、接続に対してリソースが割り当てられたシ ステムにそれを送る。ＧＳＭでは、コールを設定するために「スロット付きのＡ ＬＯＨＡプロトコル」が使用される。これは、あるタイムスロットがコール設定 メッセージに割り当てられ、そしてターミナル装置がその特定のタイムスロット においてベースステーションにメッセージを送信できることを意味する。シス テムは、ターミナル装置がいつ通信したいかおそらく知ることができず、従って 、ベースステーションへのターミナル装置の第１メッセージを整合することがで きない。更に、ターミナル装置は、信号の伝播遅延の長さが分からず、従って、 メッセージは所与のタイムスロット内にランダムに到着し、又、複数のターミナ ル装置からのメッセージが同時発生することも考えられる。 ベースステーションは、信号がいつ到着するか、信号の電力レベル、又はコー ル設定チャンネルの公称周波数からの考えられる周波数ずれを前もって知らない ので、メッセージの検出が必要になると共に、これを迅速に且つ確実に行わねば ならない。メッセージを容易にデコードするために、コール設定メッセージのト レーニングシーケンスは、ＧＳＭの他のメッセージより長くなる。ＧＳＭのコー ル設定メッセージの構造が図２に示されている。 コール設定メッセージは、長さが４１ビットのトレーニングシーケンス２００ と、３６の情報ビット２０２と、７つの開始ビット２０４と、３つの終了ビット ２０６とを含む。コール設定メッセージには、１つの既知のトレーニングシーケ ンスが使用される。従って、メッセージの全長は、８７ビットであり、これに対 して公称トラフィックビットは１４７ビットである。メッセージの伝播遅延は、 送信時には分からないので、メッセージは、その目的で割り当てられたタイムス ロット内でランダムに遅延してベースステーションに到着する。メッセージは、 通常のメッセージと同等に長いタイムスロットの長さに比して短いので、ターミ ナル装置は、たとえそれがベースステーションから離れて位置するときでもその タイムスロット内にメッセージを送信することができる。 コール設定メッセージは、タイムスロットの開始からカウントして６４ビット 程度の遅延でベースステーションに到着し得る。従って、メッセージは、タイム ウインドウにおいて６４の異なる位置に配置されることになる。ベースステーシ ョンの受信器は、タイムスロットにおいて受信した信号を、既知のトレーニング シーケンスに相関させて、インパルス応答を測定する。相関は、タイムスロット の最初の４２ビット即ちトレーニングシーケンスの長さをタイムウインドウとし て定義し、それらを既知のトレーニングシーケンスと相関させ、タイムウインド ウを１ビットだけ変位して再び相関させ、そして例えば、タイムスロットが終り になるまでこれを所望の回数だけ繰り返すことにより、行うことができる。得ら れる相関結果の数は、ここでは、Ｎである。その結果を「タップ」と称すること ができる。 メッセージの位置を定義するために、得られた結果を平方することにより、受 け取った相関結果のエネルギーＥ_tot を計算する。次いで、エネルギーの最大ポ イントを所与のサイズのタイムウインドウＭの助けにより計算する。典型的に、 ウインドウのサイズは、Ｍ＝５であり、従って、一度に５つの平方タップが得ら れ、それらのエネルギーが加算され、ウインドウが１タップだけ変位され、そし て全エネルギーが再び計算される。全てのタップが終り、そして最大エネルギー Ｅ_max の位置が得られる。最大のエネルギーをもつタイムウインドウがチャンネ ルのインパルスウインドウとされる。インパルス応答のエネルギーは、１タップ ごとに平均化され、即ちタイムウインドウにおいて得られたタップの数Ｍで除算 される。従って、平均エネルギーＥ_ave が得られる。 本発明による方法では、他のタップの平均エネルギーＥ_ave-restが次いで計算 され、このエネルギーは、例えば、Ｅ_tot −Ｅ_max を計算し、そして１タップ当 たりの結果を平均化し、タップの数からタイムウインドウに含まれたタップの数 を差し引いたもの即ちＮ−Ｍで結果を除算することにより、得られる。 本発明の方法では、実際のコール設定メッセージがタイムスロット内に受け取 られたかどうかの判断が、エネルギー比Ｅ_ave ／Ｅ_ave-restを計算しそしてその 比を所与のスレッシュホールド値と比較することによりなされる。この比が所定 のスレッシュホールドより大きい場合には、コール設定メッセージが受け取られ たと仮定することができる。他方、この比がスレッシュホールドより小さい場合 には、メッセージが受け取られていない。スレッシュホールドの正しい値は、測 定及びシュミレーションによりシステム特有に定義することができる。 計算上最も重要な部分、即ち相関の計算は、いかなる場合にも行われるので、 本発明による方法を実施するには、受信器において数個のタイムスロットが必要 とされるだけである。 本発明により与えられる解決策の別の効果は、最大エネルギーをもつタップと 他のタップの平均エネルギーとの比が常にチャンネルに適応されることである。 公知の方法では、固定の信号対雑音比が、スレッシュホールド値として使用され る。実際上明らかなように、チャンネルに負荷がかけられ、即ち多数の同時接続 を有する場合には、信号対雑音比のスレッシュホールドを容易に越えてしまう。 本発明による方法では、比較される他のタップの最大値及びエネルギーの両方が 単一のバースト内にあり、従って、測定される比がチャンネルに適応する。この 比は、チャンネルの負荷に係わりなくほぼ一定である。比の測定値は、予め定め られたスレッシュホールド値であるが、チャンネルにおける変化に適応できるよ うに比較がなされる。 図３に示すブロック図に基づき本発明による受信器の構造の一例を説明する。 この受信器は、アンテナ３００を備え、これは、受信した信号を高周波部分３０ ２へ送り、信号が中間周波又は基本周波数に変換される。この高周波部分から、 信号３００は、コンバータ３０４に送られ、信号は、既知の技術に基づいてこれ をサンプリングすることによってデジタル形態に変換される。デジタル化された 信号は、検出器ブロック３０６に送られ、ここで信号が検出される。検出器から 信号３１２は受信器の他の部分へ送られる。当業者に明らかなように、実施され る受信器は、当然、フィルタのような他の部品も含むが、それらは本発明にとっ て重要なものではないので、ここでは説明しない。 本発明による受信器の検出器ブロック３０６の構造及び動作をメッセージ検出 の観点から図４のブロック図を参照して以下に詳細に説明する。このブロックに は、別々のＩ及びＱ成分を含むサンプルされた信号３１０が入力される。この信 号は、公知技術の相関装置４００に送られ、この装置には既知のトレーニングシ ーケンス４２０も入力される。この相関装置の出力から真及び虚のタップが得ら れ、これらは計算手段４０２へ送られ、タップのエネルギーが計算される。この エネルギーは、平方により計算することができる。平方されたタップ４１６は、 計算手段４０４へ送られ、所与のウインドウにおけるタップの最大ポイントが見 つけられ、最大ポイントは、通常、Ｍ＝５タップである。見つけられた最大ポイ ントは、インパルス応答の位置を表す。 相関装置４００から得られた相関結果４２２は、プロセッサ４１４へ送られ、 プロセッサには、最大ポイントに関する情報４２４も送られる。プロセッサは、 最大エネルギーに含まれたタップ４２６を選択し、そしてそれらを受信器の他の 部分へ送る。 計算手段４０４において見つかった最大エネルギー４１８は、平均化手段４０ ８へ送られ、ここで、エネルギーは、計算に使用されるタップの数Ｍで除算され る。対応的に、最大エネルギー４１８は、計算手段４０６へ送られ、ここには、 計算された全エネルギー４１６も入力されると共に、最大エネルギーが全エネル ギーから差し引かれる。インパルス応答に含まれたものとは別のタップのこのよ うにして得られたエネルギーは、平均化手段４１０に送られ、ここで、エネルギ ーは、１タップ当たりで平均化され、即ちタップの数Ｎ−Ｍで除算される。 平均化されたエネルギーは、手段４０８及び４１０から処理手段４１２へ送ら れ、ここで、エネルギーの比が計算されて、プリセットされたスレッシュホール ド値４２８と比較される。関連タイムスロットにおいてメッセージが受け取られ たかどうかの判断４３０は、受信器の他の部分に送られる。 以上、添付図面を参照して本発明を説明したが、本発明は、これに限定される ものではなく、請求の範囲に記載した本発明の範囲内で種々の変更がなされ得る ことを理解されたい。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. 既知のトレーニングシーケンス(200)を含むあるコール設定バーストにより 所定のタイムスロットにコールを設定するデジタル無線システムにおいてコー ル設定バーストを検出する方法であって、サンプルされた受信信号を既知のト レーニングシーケンスと相関させ、そして１つの相関結果当たりのインパルス 応答の最大ポイントの平均エネルギーを計算することにより、タイムスロット におけるインパルス応答の最大ポイントの位置及びエネルギーを推定すること を含む方法において、１つの相関結果当たりのタイムスロットの他のサンプル の相関結果に含まれたエネルギーを平均化し、インパルス応答の平均最大エネ ルギーとタイムスロットの他のサンプルの平均エネルギーとの間の比を計算し 、そしてこの比が所与のスレッシュホールドより大きい場合に、コール設定バ ーストが関連タイムスロットにおいて受け取られたと判断することを特徴とす る方法。 2. コール設定バーストの送信に割り当てられた各タイムスロットの始めに、受 信したサンプルされた信号をサンプルのストリングの既知のトレーニングシー ケンスと相関させ、サンプルのストリングを所望のサンプル数だけ変位しそし て再び相関させ、これは、所望のタイムスロットが調査されて、多数の相関結 果が得られるまで行い、そして 上記相関結果を平方し、その平方された相関結果においてある連続する結果 の和の最大値を探し、この最大値をチャンネルのインパルス応答のエネルギー 値として使用し、そして得られた値を、計算に使用された連続する結果の数で 除算することにより平均化する請求項１に記載の方法。 3. タイムスロットの他のサンプルの相関結果に含まれたエネルギーは、上記平 方された相関結果を加算することによって計算し、そしてそのようにして得た 全エネルギーを１つの相関結果当たりで平均化し、これは、得られた値を計算 に使用された相関結果の数で除算することにより行う請求項２に記載の方法。 4. 所与のタイムスロットに受け取られた信号をサンプリングするためのコンバ ータ(304)と、デジタル化されたサンプルを既知のトレーニングシーケンスと 相関するための手段(400)と、得られた相関結果のエネルギーを計算するため の手段(402)と、計算されたエネルギーから所与の順序のサンプルのストリン グの最大値を見つける手段(404)と、１つのサンプル当たりに見つかった最大 値を平均化するための手段(408)とを備えたデジタル無線システムの受信器に おいて、１つのサンプル当たりのタイムスロットの他のサンプルのエネルギー を平均化するための手段(410)と、その平均化された最大エネルギーの値を他 のサンプルのエネルギー値と比較するための手段(412)とを備えたことを特徴 とする受信器。 5. 所与のサイズのサンプルのストリングの最大値を全ての平方されたサンプル から減算するための手段(406)を更に備えた請求項４に記載の受信器。