JP2001503234A

JP2001503234A - データレートの判定を行う方法及び装置

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Publication number: JP2001503234A
Application number: JP10520742A
Authority: JP
Inventors: セインツ、ケイス・ダブリュ; ティーデマン、エドワード・ジー・ジュニア
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 1996-10-30
Filing date: 1997-10-27
Publication date: 2001-03-06
Also published as: KR20000052997A; RU99111317A; BR9712404A; US5872775A; AU5155598A; IL129343A0; CN1234929A; EP0935854A1; WO1998019405A1; CA2269028A1

Abstract

(57)【要約】可変レート通信システムのデータ信号送信レートを受信器で判定するシステム及び方法。送信器側のボコーダはデータフレームを複数のデータレートのセットの中の１つのレートに従ってシンボルにエンコードする。データレートが最高レートより低い場合、各フレーム内のシンボル数を一定にするために、各シンボルは必要な回数だけ反復される。データ信号は前記フレームのデータレートに比例した電力で送信される。参照信号も送信される。参照信号は一定電力で送信される。更に、チャンネルを介して送信されたとき同一の減衰特性を示すように、データ信号は参照信号と同一の搬送波周波数を有している。受信器側で、参照信号の電力がパイロット測定要素（３６）により測定され、データ信号の電力がトラフィック電力測定要素（３８）により測定される。レートプロセッサ（４６）は、データ信号電力と参照信号電力の比を判断し、該測定された比は、最高レートデータ信号電力と参照信号電力との所定比と比較される。この比較結果は受信データフレームのデータエンコードレートを示す。デコーダ（４０）はこの比較により示されるレートを用いて、データフレームを適切にデコードする。受信器のボコーダは該データをユーザとのインターフェースを目的として更に処理する。

Description

【発明の詳細な説明】データレートの判定を行う方法及び装置Ｉ．発明の技術分野本発明はデジタル通信に関する。特に本発明は可変レート通信システムの受信器において、データが送信時にエンコードされたレートを判定する新規なシステム及び方法に関する。ＩＩ．従来の技術コード分割多重アクセス（ＣＤＭＡ：code division multiple access）変調技術の使用は、多数のシステムユーザが存在するときの通信を改良するための技術の１つである。時分割アクセス（ＴＤＭＡ：time division multiple access ）、周波数分割（ＦＤＭＡ：frequency division multiple access）、及び振幅圧伸信号側帯波（ＡＣＳＳＢ：amplitude companded single sideband）のようなＡＭ変調法等の他の技術が一般に知られているが、ＣＤＭＡはこのような技術に比べ大きな利点を持っている。多重アクセス通信システムにＣＤＭＡ技術を使用することが、本発明の譲受人に譲渡された米国特許第４，９０１，３０７号（名称：SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATELLI TE OR TERRESTRIAL REPEATERS）に開示されており、この特許の内容は本発明に組み込まれ、詳細説明は省略する。ＣＤＭＡシステムはしばしば可変レートボコーダを使用して、あるデータフレームから他のデータフレームにデータレートを可変してデータをエンコードできる。可変レートボコーダの一例が、本発明の譲受人に譲渡された米国特許第５，４１４，７９６号（名称：VARIABLE RETE VOKODER）に開示されており、その内容は本発明に組み込まれ、詳細説明は省略する。可変レート通信チャンネルを使用することで、送信すべき有用なスピーチ信号がないとき、不要な送信を除去し相互の干渉を減少できる。ボコーダでは、各フレームで可変数の情報ビットを会話特性に応じて発生するためのアルゴリズムが用いられる。例えば、４つのレートのセットを有するボコーダは、話者の会話特性に応じて、１６、４０、８０、又は１７１の情報ビットを含む２０ミリ秒のデータフレームを発生できる。ここで、通信の送信レートを可変することにより、各データフレームを一定時間内に送信するのが望ましい。データフレーム内にボコーダデータを形成するときの詳細は、本願の譲受人に譲渡された米国特許第５，５１１，０７３号（名称：SYSTEM AND METHOD FOR GE NERATING WAVEFORMS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM）に開示されており、この特許の内容は本願に取り込まれ、詳細は省略する。明確なレート情報を含む可変レートシステムの開発は可能である。レート情報が可変レートフレームの一部として含まれる場合、ある時点でレートが既に決定されているフレームの適切なデコードが終了するまで、該レートは修正不可能である。可変レートフレームに該レートを含ませる代わりに、レートは該フレームの不変レート部内で送信できる。しかし、該レートを表現するには一般に数ビット必要であるが、フェードする通信チャンネルのエラー保護を提供するためのエンコード及びインターリーブをこれらのビットに対して効率的に行うことはできない。更に、レート情報はある程度のデコード遅延又はエラー処理の後でのみ利用できる。他の方法として、明確なレート情報を含まない可変レートシステムの開発も可能である。受信データフレームのレートを判断する受信器に用いられ、レート情報がフレーム内に明確には含まれない技術の１つが、係属中の米国特許出願第０８／２３３，５７０号（名称：METHOD AND APPARATUS FOR DETERMINING DATA RA TE OF TRANSMITTED VARIABLE RATE DATA IN A COMMUNICATIONS RECEIVER、出願日：１９９４年４月２６日）に説明されている。該出願は本願の譲受人に譲渡され、本願に組み込まれており、詳細は省略する。他の技術も係属中の米国特許出願第０８／１２６，４７７号（名称：MULTIRATE SERIAL VITERBI DECODER FOR C ODE DIVISION MULTIPLE ACCESS SYSTEM APPLICATIONS、出願日：１９９３年９月２４日）に説明されている。該出願は本願の譲受人に譲渡され、本願に組み込まれており、詳細は省略する。このような技術によれば、受信した各データフレームは可能性の有る各レートでデコードされる。各レートでデコードされた各フレームについてデコードされたシンボルの品質を示すエラー距離(error metric)が、プロセッサに提供される。エラーの距離は、循環冗長チェック（ＣＲＣ：cycl ic Redundancy Check）、山本品質メトリクス（Yamamoto Quality Metrics）及びシンボルエラーレート（Symbol Error Rate）を含むことができる。このようなエラー距離は通信システムの分野で良く知られた技術である。プロセッサはエラー距離を分析し、到来するシンボルが送信されたであろう最も可能性の高いレートを判断する。受信した各データフレームを各々可能性の高いデータレートでデコードすることにより、デコードされた所望のデータが結果的に発生する。しかし、可能性の有る全レートを検索して用いることは、受信器において処理資源の効率的な利用とはいえない。又、使用される送信レートが高いほど、送信レートを判断するための消費電力は増加する。なぜなら、処理される各フレームあたりのビット数が多いからである。更に、関連する技術として可変レートシステムは、情報通信システムに複数データレートを各々有する多数のセットを使用することができる。このようにデータレートの大きなセットを使用することは、可能性の有る全レートで余すことなくデータフレームをデコードすることになり、これは実行困難で現実的ではない。又、そのときのデコード遅延を許容できないシステムも有る。従って、可変レート通信分野では更に効率的なレート判定システムが望まれている。これら問題点及び欠点は明らかにこの分野に存在しているが、以下に示すこの発明の方式により解決される。発明の概要本発明は可変レート通信システムにおける通信の送信レートを判断するための新規で改良されたシステム及び方法である。本発明は様々の通信システムに適用できるが、スピーチ信号を複数のレートでエンコード及びデコードする可変レートボコーダを使用するセルラ通信システムに特に有効である。このような通信システムには移動電話、個人通信装置、無線ローカルループ、及び個人ブランチ交換が含まれる。本発明はコード分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）方式において説明されるが、他の送信フォーマットにも同様に適用可能である。遠距離通信産業協会（ＴＩＡ）はＣＤＭＡ通信に関する標準を提供した。この標準はＩＳ−９５−Ａ Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual Mode Wideband Spread Spectrum Cellular Systemと称され、以下ＩＳ −９５−Ａと呼ぶ。ＩＳ−９５−Ａは可変レートのデータ送信に有効な手段を提供する。ここで本発明は多重オプション１データの送信について説明され、この送信は９６００、４８００、２４００、及び１２００ビット／秒の送信を適用するが、これら送信レートは、以下フル、ハーフ、１／４、及び１／８レートと呼ばれる。ＩＳ−９５−Ａ対応システムでのデータ送信は、２０ミリ秒フレーム内に提供される。フルレートフレームはハーフレートフレームの２倍のビット数データを含み、ハーフレートフレームは１／４レートフレームの２倍のビット数を含み、１／４レートフレームは１／８レートフレームの２倍のビット数を含む。ＩＳ− ９５−Ａフォワードリンク上では、送出フレームの全容量を占有するためにシンボル反復が導入される。ハーフレートフレーム内の各シンボルが送出フレーム内に２回提供され、１／４レートフレーム内の各シンボルは４回提供され、１／８レートフレーム内の各シンボルは８回提供される。受信器はフレーム内で冗長の効果を取るので、フルレート以下で送信されたフレームはフルレートフレームより低いエネルギで送信される。一実施例において、ハーフレートフレーはフルレートフレームの半分のエネルギで送信され、１／４レートフレームはフルレートフレームの１／４のエネルギで送信され、１／８レートフレームはフルレートフレームの１／８のエネルギで送信される。送信データフレームの他に、可変レート通信システムでの送信器は、データ信号とほぼ同一の搬送波周波数を有する参照信号を送信する。この参照信号は一定エネルギで送信される。受信器において、受信した各データフレームは参照信号と比較される。つまり、受信データフレームの電力と参照信号の電力の比が、最大レートでエンコードされたデータフレームの電力の参照信号電力に対する比と比較される。２つの比の間の関係に基づいて、受信データフレームの送信レートがデコードに先立って判断される。本発明のレート判定動作を適用することで、送信レートを示す信号をデコーダに提供し、受信データフレームを適切かつ効率的にデコードすることができる。図面の簡単な説明本発明の特徴及び効果は図面を参照して行われる以下の説明により更に明確になる。これらの図において同様な参照符号は同様な要素を示す。図１はＣＤＭＡセルラ電話システムの一例を示す概観図。図２ａ〜２ｄの一連のグラフは、フル、ハーフ、１／４、１／８レートでのデータフレームのエネルギレベルの一例を示す。図３は本発明のレート判定の特徴を実現する可変レート受信システムのブロック図。図４は図３の処理要素により行われるレート判定に含まれろ処理ステップの一例を示すフローチャート。図５は可変レート受信システムの要素を示すブロック図で、ＲＡＫＥ受信器が実施されている。好適実施例の詳細な説明本発明が実施されるセルラ移動電話システムの一例を図１に示す。一例としてこのシステムはＣＤＭＡセルラ通信システムの方式で説明される。しかし、本発明は個人通信システム（ＰＣＳ:personal communication system）、無線ローカルループ、個人ブランチ交換（ＰＢＸ:private branch exchange）又は他の周知のシステムに適用できる。更に、本発明は周知のＴＤＭＡ及びＦＤＭＡ送信変調方式ならびに他の分散スペクトルシステムにも適用できる。図１において、システムコントローラ及びスイッチ１０は一般に適当なインターフェース及び処理ハードウエアを含み、システム制御情報をセルサイトに提供する。コントローラ１０は公衆電話網（ＰＳＴＮ）から適切なセルサイトまでの電話コールのルート作成を制御し、適切な移動ユニットへの送信を行う。コントローラ１０は又、少なくとも１つのセルサイトを介した移動ユニットがらＰＳＴＮへの電話コールのルート作成を制御する。コントローラ１０は適切なセルサイト局を介したユーザ間の電話コールを方向付ける。なぜなら、このような移動ユニットは一般に他の移動ユニットと直接通信できないからである。コントローラ１０は専用電話回線、光ファイバーリンク又は無線通信周波数通信のような様々な手段によりセルサイトと接続できる。図１ではセルラ電話を含む２つの移動ユニット１６及び１８に対応する２つのセルサイトの例１２及び１４が示されている。矢印２０ａ、２０ｂ及び２２ａ、２２ｂは各々セルサイト１２と移動ユニット１６及び１８間の通信リンクを定義する。図１に示すセルラシステムは、セルサイト１２、１４と移動ユニット１６、１８間に通信用の可変レートデータチャンネルを適用している。例として、ボコーダ（図示されず）は２０ミリ秒（ｍｓ）データフレームの間にサンプルされた音声情報を、音声動作に応じて約８、５５０ビット／秒（ｂｐｓ）、４０００ｂｐｓ、２０００ｂｐｓ、及び８００ｂｐｓのような異なる４つのレートでシンボルにエンコードできる。前述したように、ＩＳ−９５−Ａ標準では、ボコーダデータの各フレームはオーバーヘッドビットを有し、９６００ｂｐｓ、４８００ｂｐｓ、２４００ｂｐｓ及び１２００ｂｐｓデータフレームとしてフォーマットされる。上記９６００ｂｐｓフレームに対応する最も高いデータフレームレートはフルレートフレームと呼ばれ、４８００ｂｐｓデータフレームはハーフレートフレームと呼ばれ、２４００ｂｐｓデータフレームは１／４レートフレームと呼ばれ、１２００ｂｐｓデータフレームは１／８レートフレームと呼ばれる。ここでは４データレートで１セットの例を説明しているが、異なる数の可変レートを用いることもできる。４レートのセットを用いたシステムにおける可変レートデータフレームの他の特徴を図２ａ〜２ｄに示す。図２ａ〜２ｄに示すように、データフレームでのエネルギはデータ信号のデータレートが変化するに連れ変化している。更に、データレートが最高レートより低い場合、エネルギの減少に加えて、フレーム内の各データシンボルは、送信される各フレーム内に一定数のシンボルが入るのに必要な回数だけ繰り返される。図２ａにおいて、トラフィックパケットとして示される１データフレームは、シンボルＰ１〜Ｐ１６によりエンコードされて示されている。フルレートでエンコードされた図２ａのデータフレームは、最も高いエネルギを有しシンボルの反復はない。図２ｂはハーフレートデータフレームが最高エネルギの半分のエネルギを有し、各シンボル（Ｐ１〜Ｐ８）が２回反復されていることを示している。図２ｃは１／４レートデータフレームが最高エネルギの１／４のエネルギを有し、各シンボル（Ｐ１〜Ｐ４）が４回反復されていることを示している。図２ｄは１／８レートデータフレームが最高エネルギの１／８のエネルギを有し、各シンボル（Ｐ１〜Ｐ２）が８回反復されていることを示している。図２ａ〜２ｄはエネルギについての分数値が１フレーム内のデータシンボルについての分数と同一であることを示しているが、エネルギについて他の分数値を用いることもできる。データシンボルでエンコードすることに加えて、データフレームはオーバーヘッドビットを有してフォーマットされる。このオーバーヘッドビットは循環冗長チェック（CRC:cyclic Redundancy Check）のようなエラー訂正及び検出のための追加ビットである。ＣＲＣビットを使用してデコーダはデータフレームが正常に受信されたか否か判断できる。ＣＲＣコードはデータブロックを所定の二進多項式で割ることにより生成できる。このことはＩＳ−９５−Ａに詳述されている。フレームが正常に受信したか否か判断する他の方法には、山本品質メトリクス（Yamamoto Quality Metrics）及びシンボルエラーレート（Symbol Error Rate ）が含まれる。山本品質メトリクスはビタービデコーディング（Viterbi decodi ng）の各ステップ内のリマージ経路(remerging paths)の距離（metrics）の差を閾値と比較し、距離の差が品質閾値以下の場合に該経路を信頼できないものとしてラベリングすることにより決定される。どれかのステップでビタービデコーダにより選択された最終経路が低信頼性経路としてラベル付けされた場合、デコーダ出力は低信頼性としてラベル付けされる。そうでない場合、その経路は信頼性が有るものとしてラベル付けされる。シンボルエラーレート（Symbol Error Rat e）は、デコードされたビットを取り出し、それらを再エンコードし、再エンコードされたシンボルを提供し、その再エンコードされたシンボルをハード的に決定した受信シンボルと比較することにより決定される。シンボルエラーレートは、再エンコードしたシンボルと受信したシンボルとの不一致の程度を示す尺度である。フォーマットされたデータフレームは更なる処理を受ける。この処理には送信に先立っておこなれる無線周波数（ＲＦ）帯域へのアップコンバージョン及びデータフレーム信号の増幅が含まれる。可変レートデータフレームの信号が図１の移動ユニット１６又は１８のような移動ユニットに受信されると、移動ユニットは信号を正しくデコードするために送信レートを判断しなければならない。しかし、受信したフレームのレートは最初移動局には知らされていない。更に、電力が送信レートに比例していても、受信信号の絶対的な電力を検出することによりそのレートを判断するのは不可能である。これは伝播経路における減衰及び障壁等の変化によるものである。減衰は送信された信号が様々に異なる物理的環境を反射することにより生じる。結果的に信号は移動ユニットの受信器に複数の物体に反射してから到達する。これらセルラ移動電話システムを含む移動無線通信に一般に採用されるＵＨＦ周波数帯域では、異なる経路を伝播する信号に対して十分な位相差を発生できる。位相はずれ成分を追加し、その受信信号の電力を破壊的に減少できる。減衰は前述の米国特許第４，９０１，３０７号及び第５，１０３，４５９号に詳細が示されている。障壁は伝播経路の視野範囲に含まれる物理的障害物により生じる。データフレームのエンコードレートを、受信データ信号の絶対的な電力を検出することで判断するのは不可能であっても、減衰特性が判っていればレートは判断可能である。本発明はレート判定を、データ信号の電力と同一ソースから送信された参照信号の電力と比較することにより行う。この参照は常に一定電力で送信された信号でなければならない。更に、減衰は周波数に依存するので、参照信号はデータ信号としてほぼ同一周波数でなければならない。つまり、データ及び参照信号は同様な減衰特性を示し、データ信号のレートは参照信号電力に対するデータ信号電力の比に従って判断できる。好適実施例において、参照信号は前述の特許第４，９０１，３０７号及び５，１０３，４５９号に示されているようなパイロット信号を具備する。ＣＤＭＡシステムでパイロット信号を使用することは良く知られている。前述の特許で示されていろように、パイロット信号は通信リンクにコヒーレントな位相参照を提供するために用いられる。ＣＤＭＡセルラシステムでは、各セル又はセクタは同一分散コードのパイロット信号を送信するが、異なるコード位相オフセットを有する。この位相オフセットにより該パイロット信号は他のパイロット信号から区別でき、従って送信元のセルサイト又はセクタを区別できる。同一のパイロット信号コードを使用することで、移動ユニットは全パイロット信号のコード位相を介した１回のサーチにより、システムタイミングの同期を検出できる。パイロット信号は特定セルサイトにより送信されたデジタルスピーチ信号の復調用の時間参照として用いられる。図３は可変レート通信を受信する受信システムの例を示す。ＣＤＭＡの環境では、例えば図３の受信システムを、セルサイトから送信された信号のデータレートを判断するために、移動に組み込むことができる。本発明は移動局において特に効果を有する。なぜならば、デコーディングに先立ってレートを判断することにより、全レートでデコードするような膨大な処理を避けることができるからである。これによりデコーディング処理の電力消費を減少でき、受信器のバッテリー寿命を延長できる。又、レート判定の速度が改善される。図３に示すようなシステムでは、レート判定システムが導入された移動ユニットは移動ユニットＮと呼ばれ、この移動ユニットＮは図１の移動ユニット１６又は１８により示すことができる。可変レートデータはシステムコントローラ及びスイッチ１０から１又は複数のセルサイトを介して移動ユニットに送信される。セルサイトはセルサイトＮ’として参照され、図１のセルサイト１２又は１４により示すことができる。図３ではレート判定システムは移動ユニットＮとして示されているが、レート判定システムはセルサイト内に組み込むこともでき、このセルサイトは移動ユニットから送信された信号のデータレートを判断する。更にこのレート判定システムを他の通信システムに用いることもできる。図３に示す可変レート受信システムは、セルサイト送信された信号を収集するための受信器３０を含む。受信器３０により受信された信号はセルサイトＮ’により送信されたパイロットのＲＦ信号及びデータ信号を含む。受信器３０は受信信号を増幅し、ＲＦ周波数帯域から中間周波数（ＩＦ）帯域に周波数ダウンコンバートする。ＩＦ信号はパイロット復調器３２及びトラフィック復調器３４に提供される。復調器３２及び３４の設計及び実施例は米国特許第５，４９０，１６５号(名称： DEMODULATION ELEMENT ASSIGNMENT IN A SYSTEM CAPABLE OF RECEIVING MULTIPL E SIGNALS)に詳細が説明されている。この特許は本発明の譲受人と同一の譲受人に譲渡されており、その内容は本発明に組み込まれ、詳細説明は省略する。パイロット復調器３２はＩＦ信号を復調し、セルサイトＮ’により送信されたパイロット信号を生成し、該パイロット信号をパイロット電力測定要素３６に提供する。トラフィック復調器３４はＩＦ信号を復調し、データすなわちセルサイトＮ’ により送信された１データフレームのシンボルから成るトラフィック信号を生成する。トラフィック復調器３４はＩＦ信号とセルサイトＮ’を示すパイロット信号とを対応させることにより該データ信号を発生する。トラフィック復調器３４により発生されたこのデータ信号はトラフィック電力測定要素３８に提供される。又、データ信号はデコーダ４０にも提供される。この実施例では、デコーダ４０はビタービデコーダのような可変レートのデータをデコードできるトレリス(trellis)デコーダである。受信信号を１組のレートの全てで余すことなくデコードするマルチレートビタービデコーダの設計及び実施例は、前述の米国特許出願第０８／１２６，４７７号及び０８／２３３，５７０号に説明されている。マルチレートビタービデコーダを、選択されたレートでデコードするように修正できることは当業者は容易に理解できるであろう。この修正は、ビタービデコーダにレート指標(rate indicator)を入力させ、これに応答してこのデコーダがレート指標に応じてデータ信号をデコードすることにより達成できる。パイロット電力測定要素３６及びトラフィック電力測定要素３８は、各々復調されたパイロット信号及び復調されたトラフィック信号の電力を測定する。電力レベルの信号はレート判定要素４２に提供される。一実施例として、レート判定要素４２は可能性の有る４つのレートのセットが用いられている場合に、そのデータレートを判断するものとして説明を進める。勿論、レート判定要素４２はこれとは異なる数のデータレートに対応できるように修正できる。更に他の修正によりレート判定要素４２は可能性の有る全てのレートのセットからデータレートのサブセットを選択し、該サブセットから正しいデータレートを判断するように変更できる。レート判定要素４２はメモリ４４及びレートプロセッサ４６を具備する。メモリ４４はセルサイトＮ’により転送されたフルレートフレームの電力とセルサイトＮ’により送信されたパイロット信号の電力の参照比(Ｐfull-rate／Ｐpilot) が格納される。又メモリ４４は、ハーフレート、１／４レート、及び１／８レートフレーム電力のフルレートフレーム電力に対する参照比（Ｐhalf-rate／Ｐpil ot、Ｐquarter-rate／Ｐpilot、Ｐeighth-rate／Ｐpilot）を格納してもよい。後者３つの比は、ハーフレート，１／４レート、１／８レートフレームの送信電力が、フルレートフレーム電力の厳密に１／２、１／４及び１／８ではないとき特に有効である。この実施例で、移動ユニットＮとセルサイトＮ’間のリンクが確立された直後、セルサイトＮ’はフルレートフレーム電力とパイロット電力の初期の比を送信し、この初期比がフルレート参照比としてメモリ４４に格納される。セルサイトＮ’はハーフレート，１／４レート及び１／８レートフレーム電力とパイロット電力の初期比を送信してもよく、その場合これら３つの比がメモリ４４にハーフレート、１／４レート、及び１／８レート参照比としてそれぞれ格納される。レートプロセッサ４６は復調されたパイロット信号及び復調されたデータ信号の電力レベルを示す信号を受信する。受信したデータ信号つまりコールされたトラフィック信号の各フレームについて、レートプロセッサ４６はデータ信号電力とパイロット信号電力のフレーム比（Ｐtraffic／Ｐpilot）を計算する。そしてレートプロセッサ４６はフレーム比（Ｐtraffic／Ｐpilot）とフルレート参照比（Ｐfull-rate／Ｐpilot）とを比較する。ハーフレート、１／４レート、１／８レート参照比が可変の場合、フレーム比はこれらの参照比とも比較される。フレーム比が参照比に等しい場合、プロセッサ４６はフルレートフレームのデータが受信されたと結論づけ、フルレートを示す信号をデコーダ４０に提供する。同様に、フレーム比がハーフレート、１／４レート、１／８レートフレームを示す場合、選択されたレートを示す信号がデコーダ４０に提供される。参照比をＰfull-rate／Ｐpllotと定義する代わりに、Ｐpilot／Ｐfull-rateと定義してもよい。参照比がＰpllot／Ｐfull-rateの場合、レートプロセッサ４６はフレーム比をパイロット信号電力のデータ信号電力に対する比（Ｐpllot／Ｐf ull-rate）として計算する。このフレーム比を再び参照比と比較し、フレーム比を概算してもよく、この概算値はデコーダ４０に提供される。デコーダ４０は復調されたデータフレームを受信し、フレームの概算データレートを示す信号をレート判定要素４２により提供される。デコーダ４０は復調されたデータフレームについてデコード及びエラー訂正を行う。データシンボルから成る復調されたデータフレームは、レート判定要素４２により提供されるレートでデコードされ、情報ビットが生成される。更に、循環冗長コードビット（Cy clic Redundancy Codebits）、山本品質メトリック（Yamamoto Quality Metric ）シンボルエラーレート（Symbol Error Rate）を含むエラー距離が発生される。このエラー距離は情報ビットのフレーム品質を示す。データシンボルが正常に情報ビットにデコードされたことをエラー距離が示す場合、デコーダ４０は情報ビットの信号を可変レートボコーダ４８に提供する。しかし、データシンボルが正常に情報ビットにデコードされなかったことをエラー距離が示す場合、デコーダ４０は最も可能性の高いデータレートを判断するために、復調されたデータを全てのレートで余すことなくデコードする。全てのレートで余すことなくデコードする方法は米国特許出願第０８／２３３，５７０号及び０８／１２６，４７７号に説明されている。この最も可能性の高いデータレートに対応するデコードされた情報ビット信号は、可変レートボコーダ４８に提供される。情報ビット信号を受信すると、可変レートボコーダ４８はユーザとのインターフェースを行うために情報ビットを更に処理する。上記実施例で説明したようなレート判定に用いられる処理ステップの簡単な例を図４に示す。図４は図３を参照して説明した処理に含まれる幾つがのステップを示すフローチャートである。他の実施例においては、レートプロセッサ４６がレート判定要素４２により判断されたレートを示す１つのステップを発生する代わりに、プロセッサ４６は可能性の有るレートを可能性が高い順にランク付けしてもよい。このランクはデコーダ４０に提供される。デコーダ４０はデータシンボルを最も高くタンク付けされたレートに従ってデコードし、デコードされたビットに関するエラー距離を発生する。エラー距離がデコーディングの成功を示す場合、その情報ビットはボコーダ４８に提供される。そうではない場合、データシンボルの信号は上記のランク付けに従って他のレートで次々にデコードされ、エラー距離が各デコーディングについて発生される。エラー距離が高品質を示す場合、更なるデコーディングは必要ない。他の実施例では、レート判定システム４２は、他のレート判定システムと結びついて実施されて追加的エラー距離を提供し、受信したフレームのレートに関する判定をその追加的エラー距離に基づいて行う。例えば、レート判定システム４２は、米国特許出願第０８／２３３，５７０号及び第０８／１２６，４７７号に説明されているような徹底的デコーディング方法と共に用いることができる。この方法は非常に正確なレート判定が必要となるとき特に有効である。上記レート判定システムの説明は、フルレートトラフィックチャンネル電力とパイロットチャンネル電力の比が、通信リンクが持続している間一定であると仮定している。しかしＣＤＭＡシステムにおいて、セルサイトは移動ユニットからの電力調整要求に応じてその送信信号の電力を調節できる。この調整は通信リンクの品質を維持するために行われる。ＣＤＭＡ方式の一例では、移動ユニットは特定セルサイトから受信した信号電力と干渉ノイズ電力とを比較できる。信号・干渉比が理想値からずれている場合、移動ユニットはセルサイトにセルサイト送信電力の調節を要求する信号を送信する。電力制御に関する更なる詳細は、米国特許第５，４８５，４８６号（名称：METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING T RANSMISSION POWER IN A CDMA CELLULAR MOBILE TELEPHONE SYSTEM）に開示されており、この内容は本願に組み込まれ詳細は省略する。セルサイトがその送信信号電力を調節したとき、図３のレート判定要素４２は、メモリ４４に格納されている参照比の値Ｐfull-rate／Ｐpilotを調節することにより更新する。前述したように、これはパイロット信号電力とフルレートトラフィック信号電力の比である。他の参照比Ｐhalf-rate／Ｐpilot、Ｐquarter-ra te／Ｐpilot、Ｐeighth-rate／Ｐpilotも用いるシステムでは、これらの比も同様に調節される。本発明のレート判定システムの改良された実施例では、移動ユニットはセルサイトに送った電力制御要求を記しておく。電力制御要求を示す信号は、レート判定要素４２のレートプロセッサ４６に渡されろ。この電力制御要求に基づいて、レートプロセッサ４６は更新された参照比Ｐfull-rate／Ｐpilotを概算し、更新された値をメモリ４４に提供し格納する。同様にレートプロセッサ４６は更新された参照比Ｐhalf-rate／Ｐpilot、Ｐquarter-rate／Ｐpilot、Ｐeight h-rate／Ｐpilotを概算することもできる。データフレームの次のレート判定は、更新された参照比に基づいて行われる。図３に示した受信システムは１フレーム毎に受信フレームのレートを判断する必要はない。上記システムは受信信号電力を、時間フレーム中に数回測定可能である。トラフィック電力測定要素３８は１フレームの最初から終わりまでの電力測定値を蓄積するように設定できる。従って、トラフィック電力測定要素３８は電力測定値の新たな平均値を、新たな電力測定値がトラフィックフレームについて作成される度に計算する。同様に、パイロット電力測定要素３６はパイロット信号の電力測定値を、データフレームが持続している間蓄積できる。そして該フレームのあらゆる時点で、Ｐtraffic／Ｐpilotを計算でき、その時点までに受信されたデータフレームの一部分に基づいて最も優れた概算を得ることができる。Ｐtraffic／Ｐpilotに基づいて、トラフィックフレームのデータレートをあらゆる時点で判断することができる。この方式は非常に高速の判断が必要となる用途では重要なことである。例えば、データ信号の強度を該フレーム中に数回測定する電力制御方式では、通信リンクの品質を評価するために実際のフレームレートを知る必要がある。データ信号の電力低下は、減衰又は低いデータレートによることが多くある。電力低下は電力制御コマンドが送出される前に判断される必要がある。本発明のレート判定システムの更に改良された実施例では、セルサイトはフルレートトラフィック信号電力に対する、該セルサイトが送信したパイロット信号電力値の痕跡を維持する。セルサイトは、送信した信号の相対電力を示ず概算比Ｐfull-rate／Ｐpilotを示す信号を断続的に送信する。この比の信号は移動ユニットにより受信される。図３において、レート判定要素４２のレートプロセッサ４６は参照比を得て、新たに受信した前記比の値と、メモリ４４から読み出した参照比の値とを比較する。読み出した参照比が新たに受信した比とは異なる場合、その参照比は新たに受信された比により更新される。更新された参照比は、次に受信されるデータフレームのレート判定に用いられる。Ｐfull-rate／Ｐpilotを送信することに加え、セルサイトは概算した比Ｐhalf-rate／Ｐpilot、Ｐquarte r-rate／Ｐpilot、Ｐelghth-rate／Ｐpilotの信号を断続的に送信することもできる。この場合、この追加の比もメモリ44に格納された参照比と比較し、必要であればそれら参照比を更新することもできる。本発明の更に他の実施例では、ＲＡＫＥ受信器が受信システムに用いられ、この受信器がレート判定を実行する。ＲＡＫＥ受信器は複数のパイロット及びトラフィック信号を復調するが、この技術は米国特許第５，１０９，３９０（名称： DIVERSITY RECEIVER IN A CDMA CELLULAR TELEPHON SYSTEM）に開示されている。この特許は本発明の譲受人に譲渡され、本願に組み込まれている。図５はＲＡＫＥ受信器の使用を示す図である。図５において、受信器３０はセルサイト送信されたＲＦ信号を収集及び増幅し、ＩＦ信号にダウンコンバートする。図３のようにＩＦ信号を１つのパイロット復調器３２及び１つのトラフィック復調器３４に提供する代わりに、ＩＦ信号は図５のパイロット復調器３２ａ〜３２ｃにより示されるｋ個のパイロット復調器、及び図５のトラフィック復調器３４ａ〜３４ｃにより示されるｋ個のトラフィック復調器に提供される。図５のシステムは移動ユニット内に実施することができる。移動ユニットにおいて、ｋ個のパイロット復調器３２ａ〜３２ｃは、複数のパイロット信号を復調できる。これらパイロット信号は与えられたセルサイトからの複数の送信経路を介した送信に対応するか、又は複数のセルサイトから送信された信号である。同様に、ｋ個のトラフィック復調器３４ａ〜３４ｃは与えられた１つのセルサイトから複数の送信経路介して送信されたトラフィック信号、又は複数のセルサイトから送信されたトラフィック信号を復調できる。このｋ個のトラフィック復調器は同一ソース(source)のトラフィック信号の複数送信を受信するように構成でき、ｋ個のパイロット復調器は、ソースのトラフィック信号の複数送信に対応するパイロット信号を復調できる。パイロット復調器３２ａ〜３２ｃにより発生された復調パイロット信号は、対応するパイロット電力測定要素３６ａ〜３６ｃに提供される。パイロット電力測定要素３６ａ〜３６ｃは、復調されたパイロット信号の電力を測定する。パイロット信号の測定された電力信号は加算器５０に提供され、この加算器は複数のパイロット電力の加算値を計算する。ｋ個のパイロット電力測定要素３６ａ〜３６ｃが示されているが、１つのパイロット電力測定要素が復調されたパイロット信号全てを受信し、各信号の電力を測定し、それら電力を加算することもできる。加算信号はレートプロセッサ４６に提供され、このプロセッサ４６は信号を前述したように処理する。トラフィック復調器３４ａ〜３４ｃにより発生される復調トラフィック信号は、同様に対応するトラフィック電力測定要素３８ａ〜３８ｃに提供され、これら測定要素は復調されたトラフィック信号の電力を測定する。トラフィック信号の測定された電力を示す信号は加算器５２に提供され、この加算器はトラフィック信号電力の加算値を計算する。パイロット信号の場合と同様に、単一のトラフィック電力測定要素が復調された全てのトラフィック信号を受信し、各トラフィック信号電力を測定し、電力値を加算することもできる。トラフィック信号電力の加算値信号もレートプロセッサ４６に提供される。パイロット信号電力の加算値及びトラフィック信号電力の加算値を受信したレートプロセッサ４６は、トラフィック信号のレートを前述のように判断する。上記好適実施例の説明は本発明を製作又は使用するような当業者に対して行なわれた。当業者はこれらの実施例に様々の修正が可能である。本願で定義された原則は発明的発想を伴わずに他の実施例に適用することができる。従って、本発明はここに説明された実施例に限定されるものではなく、ここで説明された原則及び新規な特徴により構成される最も広い範囲を意図する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者ティーデマン、エドワード・ジー・ジュニアアメリカ合衆国、カリフォルニア州 92122、サン・ディエゴ、ブロムフィールド・アベニュー 4350 【要約の続き】レートを用いて、データフレームを適切にデコードする。受信器のボコーダは該データをユーザとのインターフェースを目的として更に処理する。

Claims

【特許請求の範囲】１．可変レート通信システムにおいて、受信トラフィック信号のデータレートを判定する受信器側に設けられるシステムであって、前記トラフィック信号電力を測定し、該測定されたトラフィック信号電力を示す信号を提供する手段と、パイロット信号電力を測定し、該測定したパイロット電力を示す信号を提供する手段、及び前記トラフィック電力の信号及び前記パイロット電力の信号を受信し、前記トラフィック信号のデータレートを、前記トラフィック電力の信号及び前記パイロット電力の信号に応じて判断し、前記トラフィック信号の選択されたデータレートを示す信号を発生するレート判定手段と、を具備することを特徴とするデータレート判定システム。２．前記レート判定手段は、フルレートトラフィック信号電力と前記パイロット信号電力の参照比を格納するメモリ手段と、前記トラフィック電力の信号と前記パイロット電力の信号のフレーム比を発生し、前記トラフィック信号のデータレートを判定するために前記フレーム比と前記参照比とを比較し、前記選択されたデータレートを発生するレートプロセッサ手段とを具備することを特徴とする請求項１記載のレート判定システム。３．前記トラフィック信号を前記選択されたデータレートに基づいてデコードし、デコードされたトラフィック信号を発生するデコーダ手段を更に具備することを特徴とする請求項１記載のレート判定システム。４．前記デコーダ手段は更に、前記デコードされたトラフィック信号の品質を示すエラー距離を発生することを特徴とする請求項３記載のレート判定システム。５．前記デコーダ手段は更に、前記トラフィック信号を少なくとも１つの選択されていない送信レートに基づいてデコードし、このデコーディングは前記エラー距離が低信頼性を示したときに行われることを特徴とする請求項４記載のレート判定システム。６．前記トラフィック信号及び前記パイロット信号を受信するためのＣＤＭＡ受信手段を更に具備することを特徴とする請求項１記載のレート判定システム。７．前記メモリ手段は更に、少なくともフルレートより低いレートでの前記トラフィック信号電力と前記パイロット信号電力の追加的参照比を格納し、前記レートプロセッサ手段は更に、前記トラフィック信号のデータレートを判定するために前記フレーム比と前記追加的参照比を比較し、前記選択されたデータレートを発生することを特徴とする請求項２記載のレート判定システム。８．前記レートプロセッサは更に、前記受信器から送信器に送られた電力制御要求を探知し、前記電力制御要求に応じて前記メモリ手段に格納された前記参照比を調節することを特徴とする請求項２記載のレート判定システム。９．フルレートで送信されたトラフィック信号電力の前記パイロット信号電力に対する更新された比を示す信号を断続的に受信する受信手段を更に具備し、前記レートプロセッサ手段は更に、前記メモリ手段に格納された前記参照比を前記更新された比で置き換えることを特徴とする請求項２記載のレート判定システム。１０．フルレートで送信されたトラフィック信号電力の前記パイロット信号電力に対する更新された比を示す信号を断続的に受信する受信手段を更に具備し、前記レートプロセッサ手段は更に、前記メモリ手段に格納された前記参照比を前記更新された比で置き換えることを特徴とする請求項８記載のレート判定システム。１１．前記トラフィック信号電力を測定する前記手段は、受信データフレーム期間中に前記トラフィック信号電力を数回測定し、前記トラフィック信号電力が測定される度に、前記トラフィック信号電力の平均値を得て、前記パイロット信号電力を測定する手段は、前記受信データフレームの期間中に数回前記パイロット信号電力を測定し、前記パイロット信号電力が測定される度に、前記前記パイロット信号電力の平均値を得て、及び前記レート判定手段は、前記トラフィック信号のデータレートを、前記トラフィック信号電力の平均値及び前記パイロット信号電力の平均値に応じて判定することを特徴とする請求項１記載のレート判定システム。１２．可変レート通信の受信システム広帯域信号を受信する受信器と、前記広帯域信号を復調し、可能性のある複数送信レートのセットの中の１つの送信レートで送信されたトラフィック信号及び一定電力で送信され前記トラフィック信号と同一の搬送波周波数を有するパイロット信号を生成する復調器と、前記トラフィック信号電力及び前記パイロット信号電力を測定する電力測定手段と、前記トラフィック信号のデータレートを、前記トラフィック電力の信号及び前記パイロット電力の信号に応じて判定し、前記トラフィック信号について選択されたデータレートを示す信号を発生するレート判定手段と、前記トラフィック信号を前記選択されたデータレートに従ってデコードするデコーダ手段と、を具備することを特徴とする受信システム。１３．前記レート判定手段は、フルレートトラフィック信号の電力及び前記パイロット信号の電力の参照比を格納するメモリ手段と、前記トラフィック信号のデータレートを判定するために、前記トラフィック信号電力と前記パイロット信号電力のフレーム比を発生し、該フレーム比と前記参照比と比較し、前記選択されたデータレートを発生するレートプロセッサ手段とを具備することを特徴とする請求項１２記載の受信システム。１４．前記復調器はＣＤＭＡ復調器であることを特徴とする請求項１２記載の受信システム。１５．可変レート通信システムにおける受信トラフィック信号のデータレートを受信器側で判定する方法であって、トラフィック信号電力を測定し、該測定されたトラフィック電力を示す信号を提供し、パイロット信号電力を測定し、該測定されたパイロット電力を示す信号を提供し、前記トラフィック電力の信号及び前記パイロット電力の信号に従って前記トラフィック信号のデータレートを判定し、選択されたデータレートを示す信号を提供するステップを具備することを特徴とするデータレート判定方法。１６．前記データレートを判定するステップは、フルレートトラフィック信号電力と前記パイロット信号電力の参照比を格納し、前記トラフィック信号電力と前記パイロット信号電力のフレーム比を発生し、及び前記フレーム比と前記参照比とを比較し、前記トラフィック信号のデータレートを判定するステップを具備することを特徴とする請求項１５記載の方法。１７．前記トラフィック信号を前記選択されたデータレートに基づいてデコードし、デコードされたトラフィック信号を生成するステップを更に具備することを特徴とする請求項１５記載の方法。１８．前記デコードされたトラフィック信号の品質を示すエラー距離を発生するステップを更に具備することを特徴とする請求項１７記載の方法。１９．前記トラフィック信号を少なくとも１つの選択されていないデータレートに基づいてデコードし、このデコーディングは前記エラー距離が低信頼性を示したときに行われることを特徴とする請求項１８記載の方法。２０．少なくともフルレートより少ないレートのトラフィック信号電力と前記パイロット信号電力の追加的参照比を前記メモリに格納し、及び前記フレーム比と前記追加的参照比とを比較し、前記トラフィック信号の前記データレートを判定するステップを更に具備することを特徴とする請求項１６記載の方法。２１．前記受信器から送信器に送られた電力制御要求を探知し、前記電力制御要求に応じて前記メモリに格納された前記参照比を調節するステップを更に具備することを特徴とする請求項１６記載の方法。２２．前記フルレートで送信されたトラフィック信号電力と前記パイロット信号電力との更新された参照比を示す信号を断続的に受信し、及び前記参照比が前記更新された比とは異なっている場合、前記メモリに格納された前記参照比を前記更新された比に置き換えるステップを更に具備することを特徴とする請求項１６記載の方法。２３．前記フルレートで送信されたトラフィック信号電力と前記パイロット信号電力との更新された参照比を示す信号を断続的に受信し、及び前記参照比が前記更新された比とは異なっている場合、前記メモリに格納された前記参照比を前記更新された比に置き換えるステップを更に具備することを特徴とする請求項２１記載の方法。２４．前記トラフィック信号のデータレートを判定するステップは、前記トラフィック信号電力及び前記パイロット信号電力を、受信データフレーム期間中に数回測定し、前記トラフィック信号電力及び前記パイロット信号電力が前記受信データフレームの期間中に測定される度に、前記トラフィック信号電力の平均値及び前記パイロット信号の平均値を計算し、及び前記トラフィック信号電力の平均値及び前記パイロット信号電力の平均値に従って前記データレートを判定するステップを更に具備することを特徴とする請求項１５記載の方法。２５．可変レート通信システムにおいて、受信トラフィック信号のデータレートを受信器側で判定する装置であって、入力及び出力を有するパイロット電力測定部と、入力及び出力を有するトラフィック電力測定部と、前記パイロット電力測定部の出力に接続された第１入力と、前記トラフィック電力測定部の出力に接続された第２入力、及び前記トラフィック信号のレートを提供する出力を有するレートプロセッサと、を具備することを特徴とするデータレート判定装置。