JP2002533007A - パイロットシンボルに加えて前もって定義されたシンボルを使用するｃｄｍａシステム用のチャンネル評価 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ＷＣＤＭＡシステムのための改良型チャンネル評価のためのシステム及び方法。ＲＡＫＥ受信機において、前もって定義されたパイロットシンボル及び送信機パワー制御〔ＴＰＣ〕シンボルが時間スロットにおいて受信され、相関性がとられて、送信された前もって定義されたパイロットシンボルと送信されたＴＰＣシンボルを決定する。相関性がとられた前もって定義されたパイロットシンボルと相関性がとられたＴＰＣシンボルは、送信された前もって定義されたパイロットシンボルとＴＰＣシンボルと比較される。シンボルの受信されたものと相関性がとられたものとの差に基づいて、チャンネル障害の評価を計算することができる。この評価に基づいて、受信されたデータシンボルが、より厳密にそれらの正しい値に相関性がとられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （技術分野） 本発明は、セルラー電話、特に、セルラー符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）シス
テムに関する。

【０００２】 （背景技術） 典型的なＣＤＭＡシステムにおいて、送信されるべき情報データストリームは
、擬似ランダム符号生成器によって生成された、ずっと高いビットレートのデー
タストリームに印加される。情報データストリームと、より高いビットレートの
データストリームは、典型的には、多重化されるが、そのような高いビットレー
トの信号が低いビットレートの信号と組み合わされることは、情報信号のdirect
-sequence spreadingと呼ばれる。各情報データストリームあるいはチャンネル
は、固有の拡散符号に割り当てられる。複数の拡散スペクトル信号は、無線周波
数搬送波に乗せて送信され、受信機において符号信号として一緒に受信される。
拡散スペクトル信号は、それぞれ、他の拡散スペクトル信号のすべて、及びノイ
ズ関連信号と、周波数においても時間においても重複する。複合信号を、固有の
拡散符号の１つと相関関係を持たせることによって、対応の情報信号が区別され
逆拡散（despread）される。

【０００３】 セルラー通信における問題として、マルチパス伝播がある。無線信号が送信機
から受信機まで多数のパス（paths）を取るマルチパス伝播は、拡散スペクトル
その他のデジタル通信システムにおいて、ＲＡＫＥ（レーキ）受信機を使用する
ことによって、アドレスすることができる。ＲＡＫＥ受信機は、米国特許第５，
３０５，３４９号、デント（Dent）「量子化されたコヒーレントＲａｋｅ受信機
（Quantized Coherent Rake Receiver）」及び米国特許第５，２３７，５８６号
、ボトムレイ（Bottomley）「選択性電波合成を備えたＲａｋｅ受信機（Rake Re
ceiver with Selective Ray Combining）」において記載されており、本明細書
において参照される。いくつかの伝播パスからの信号エネルギーは、いくつかの
フィンガ（fingers）から受信され、ＲＡＫＥ（レーキ型）受信機によって合成
、すなわち「raked together（かき集められ）」てから、デコードされる。拡散
コードを使用することで、連続するチップ間の相関性を回避する。このように、
複数のパスは、１チップ以上遅延されると、ＲＡＫＥフィンガによって復調され
るときに、相関性のないノイズとなる。元の送信されたシンボル（ビット）を最
適にデコードするには、受信信号エネルギーを適切に組み合わせなければならず
、そこでは組み合わされる前に受信信号の位相のスケーリング（scaling）とア
ライニング（aligning）が行われる。ＲＡＫＥ受信機において受信信号用に典型
的に使用される組み合わせ技術は、最大比組み合わせ（MRC）として知られてい
る。

【０００４】 受信信号の位相のスケーリングとアライニングについての１つの問題は、送信
されるデータの周波数、振幅、及び位相へ与えるチャンネルの影響である。従っ
て、受信信号を適切にスケール、アラインするためには、チャンネル評価（esti
mate）を計算してから、チャンネル評価の共役（conjugate）を使用して、信号
へのチャンネルの影響を補償しなければならない。チャンネル評価を使用して、
ＭＲＣステップにおける異なったマルチパスに重みをつける（weight）ので、チ
ャンネル評価は、チャンネルが実際にどの程度送信データに影響しているかを正
確に反映するものでなければならない。

【０００５】 特定の送信チャンネルが送信データにどのように影響を与えるかを調べる１つ
の方法は、送信機から受信機へ前もって定義されたシンボルを送信することによ
って行われる。受信機において受信されたもの（即ち、受信された前もって定義
されたシンボル）及び送信された既知のもの（即ち、送信された前もって定義さ
れたシンボル）を使用して、相関関係が調べられる。理想的な送信チャンネルに
おいて、受信された前もって定義されたシンボルは、送信された前もって定義さ
れたシンボルの正確な複製（replica）となるはずである。しかしながら、前述
のように、送信チャンネルの障害によって、典型的には、この２つの記号の間に
は差ができる。この相違は、送信チャンネルがどのように送信データに影響を与
えるかを示し、相関によって定量化することができる。

【０００６】 無線通信において、無線チャンネルの状態は一定しない。従って、チャンネル
評価は連続的に更新される必要がある。評価を連続的に更新する方法の１つは、
各時間スロットごとに前もって定義されたシンボルを送信し、各時間スロットに
対してチャンネル評価を計算し、時間スロットについてチャンネル評価を一定に
することである。各時間スロットに多数の前もって定義されたシンボルを使用す
れば、それだけチャンネル評価が正確になる。しかしながら、各時間スロットに
おける各付加する前もって定義されたシンボルは、その時間スロットにおいてデ
ータ記号を押しのけることになる。従って、付加する前もって定義されたシンボ
ルは、送信データシンボルに対する有効帯域幅を制限することになる。帯域幅は
、無線電話環境において貴重な資源であるから、各チャンネル評価に対する前も
って定義されたシンボルは最小数だけ使用することが好ましい。

【０００７】 無線電話システムにおいて既知のシンボルシーケンスを使用する方法の１つは
、米国特許第５，２９７，１６９号、 他「無線電話システムにおけるイコライザ訓練（Equalizer Training in a Radi
otelephone System）」に記載されており、本明細書において参照される。この
バックストロム他は、無線電話システムにおける送信の受信を改善するためのも
ので、イコライザを訓練する際に、その相関特性用に選定されたデータパターン
を有する送信の同期部分を使用し、イコライザを再訓練する際に異なる目的用に
送信された送信部分、即ちデジタル検証カラーコードを使用することによって、
受信を改善する。

【０００８】 ＣＤＭＡシステムにおいて、前もって定義されたシンボルは「パイロットシン
ボル」と呼ばれ、別のパイロット信号に乗せて（即ち、それ自身の拡散コードを
使用して）送るか、あるいは、ユーザ・データシンボルに埋め込むことができる
。チャンネル評価のための前もって定義されたシンボルとして４つのパイロット
シンボルを使用することが、ＡＲＩＢ明細書ＩＭＴ−２０００ Study Committe
e Air-Interface書類番号ＡＩＦ／ＳＷＧ２−１２１−２（Ｓ）において言及さ
れ、本明細書において参照される。本出願人は、以下のことを発見した。即ち、
４つのパイロットシンボルは、正常搬送波パワー対干渉パワー（Ｃ／Ｉ）条件で
は、チャンネル評価にとって適当であるが、低いＣ／Ｉ条件では、４つのパイロ
ットシンボルは、許容できるチャンネル評価を提供しない。チャンネル評価を改
善するには、パイロットシンボルの個数を増加させてもよい。しかしながら、そ
うすると、データシンボルの個数が減少し、ユーザデータ用送信ビットレートが
減少してしまう。

【０００９】 従って、必要とされるのは、チャンネル評価に使用される付加的オーバヘッド
を最小にしながら、ＲＡＫＥ受信機におけるチャンネル評価の精度を上げる方法
である。

【００１０】 （要約） ここに記載されるのは、拡散スペクトル無線受信機におけるチャンネル評価を
決定するためのシステム及び方法である。本発明の例示的実施の形態によれば、
ＲＡＫＥ受信機におけるチャンネル評価は、すでに各時間スロットに存在するシ
ンボルを使用して、それがチャンネル評価以外の目的のために送信されることに
よって、付加的オーバヘッドを加えることなしに、改善される。本発明によれば
、ＲＡＫＥ受信機におけるチャンネル評価を決定するための改善された方法及び
装置が開示される。 本発明の前述の目的及び特性は、添付図面を参照しながら好ましい実施の形態
の説明から、より明らかとなるであろう。

【００１１】 （発明を実施するための最良の形態） （詳細な説明） 例示的ＣＤＭＡシステムにおいて、前もって定義されたパイロットシンボルが
、各時間スロットにおいて、受信局へ送信される。チャンネル評価を行う方法は
多数あるが、図１は、チャンネル評価を計算するための純粋に１例としてのシス
テムを示す。図１のチャンネル評価は、ＲＡＫＥ受信機の各フィンガに対して個
々に行われる。乗算器Ｘ₁・・・Ｘ_Mは、送信されたパイロットシンボルＰＳ_T1・
・・ＰＳ_TMの積、及びそれらの受信されたパイロットシンボルＰＳ_R1 ^*・・・Ｐ
Ｓ_RM ^*の共役複素数を計算する。乗算器Ｘ₁・・・Ｘ_Mの出力は、総和接合点２０
０によって総和される。乗算器２０２は、総和接合点２００からの合計と、パイ
ロットシンボルの数の逆数、即ち１／Ｍの積を取る。乗算器２０２の出力がチャ
ンネル評価になる。あるいはまた、チャンネル評価を計算するための純粋に例示
的システムは、次の等式によって記述することができる。 式中、Ｍはパイロットシンボルの個数を示し、Ｐ（ｉ）は既知のパイロットシン
ボル、即ち複素数であり、 はＰ（ｉ）の受信された版の共役複素数であり、Ｃ（ｋ）はチャンネル評価であ
る。この例示的実施の形態によれば、Ｃ（ｋ）は、１つの時間スロットに対して
一定である。

【００１２】 図２は、ＭＲＣを行う例示的装置を示す。マルチパスＳ₁・・・Ｓ_Nは、ＲＡＫ
Ｅ受信機のフィンガＦ₁・・・Ｆ_Nによって、それぞれ受信される。従って、ＲＡ
ＫＥ受信機は、１つのフィンガを使用して各マルチパス信号を復調する。更に、
ＲＡＫＥ受信機は、マルチパスチャンネルのパワー特性によって、ダイナミック
にフィンガの数を割り当てるので、ＲＡＫＥ受信機は、様々の長さの遅延拡散を
、即ち長い遅延拡散から短い遅延拡散まで、付加的干渉を引き起こすことなく、
また受信機を複雑にすることなしに、それぞれのフィンガを割り当てることがで
きる。

【００１３】 受信された信号は、フィンガＦ₁・・・Ｆ_Nから、それぞれ乗算器ｍ₁・・・ｍ_N に送られ、そこで、受信されたマルチパス信号は、対応のチャンネル評価Ｃ₁ ^*・
・・Ｃ_N ^*の共役数によって乗算される。チャンネル評価の共役数は、図１に示さ
れたチャンネル評価に基づいて決定される。各乗算器の積は総合接合点１に入力
され、そこから、ＭＲＣの結果を表す信号が出力される。あるいはまた、ＭＲＣ
を行う図２の装置は、次の公式によって表すことができる。 式中、ＮはＲＡＫＥフィンガの数であり、Ｃ（ｋ）^*はチャンネル評価の共役複
素数であり、ｘ（ｋ）はＲＡＫＥフィンガによって受信されたシンボルであり、
ｙはＭＲＣからの出力である。ＲＡＫＥフィンガからの記号が合計されるので、
ＭＲＣからの出力信号―ノイズ比（ＳＮＲ）は、フィンガの個々のＳＮＲの合計
となる。

【００１４】 図３は、純粋に例示的な時間スロットを示す。図からわかるように、そこには
４つのパイロットシンボルがある。パイロットシンボルの後には、送信パワー制
御（ＴＰＣ）記号がある。このＴＰＣシンボルは送信機即ち基地局によって使用
され、受信機即ち移動局の送信パワーを制御する。例えば、ＴＰＣシンボルは、
２値位相シフトキーイング（ＢＰＳＫ）変調された信号であり、Ｉ／Ｑダイアグ
ラムにおいて、（＋１，＋１）または（−１，−１）の値を持つ。基地局は、Ｔ
ＰＣシンボルを使用することによって、移動局に送信パワーを１ｄＢ（＋１，＋
１）増加させる指令を出すか、または移動局に送信パワーを１ｄＢ（−１，−１
）減少させる指令を出す。各時間スロットにおいて、データ記号がＴＰＣとパイ
ロットシンボルの後に続く。

【００１５】 図４は、本発明の第１の実施の形態を示す。ステップ４０５において、パイロ
ットシンボルとＴＰＣシンボルが特定される。例えば、受信された信号の時間ス
ロット境界に同期した結果として特定される。次に、ステップ４１０において、
パイロットシンボルとＴＰＣシンボルが使用されて、チャンネル評価が計算され
る。例えば、式（１）の計算が行われる。式（１）において、Ｐ（１）−Ｐ（４
）がパイロットシンボルであり、Ｐ（５）がＴＰＣシンボルである。最後にステ
ップ４１５において、チャンネル評価の共役複素数が使用されて、チャンネルの
障害の補償が行われ、例えば、ＲＡＫＥ受信機のＭＲＣが使用される。

【００１６】 図５は、本発明の第２の例示的実施の形態を示す。ステップ５０５において、
パイロットシンボルが特定される。次に、ステップ５１０において、パイロット
シンボルを使用して、第１チャンネル評価が計算される。その際、例えば、式（
１）が使用される。ステップ５１５において、第１チャンネル評価の共役複素数
が使用されて、チャンネルの障害に対して受信された時間スロットが補償される
。ステップ５２０において、ＴＰＣシンボルが復調され／デコードされる。パイ
ロットシンボルとデコードされたＴＰＣシンボルとを使用して、ステップ５２５
において、改善されたチャンネル評価が計算される。最後に、ステップ５３０に
おいて、改善されたチャンネル評価の共役複素数が使用されて、チャンネルの障
害が補償され、次にデータシンボルを復調することができる。例示的実施の形態
において、図５の方法は、ＲＡＫＥ受信機において行われる。

【００１７】 本出願人らは、以下のことを発見した。即ち、チャンネル評価の計算において
、パイロットシンボルに加えてＴＰＣシンボルを使用することによって、１つ余
分な相関器即ち、余分なフィンガをＲＡＫＥ受信機に使用することになるが、１
０^*ｌｏｇ（５／４）すなわち近似的に１ｄＢの増加がある。この性能の改善は
、次の２つの可能性を提供する。（１）パイロットシンボルとＴＰＣシンボルの
期間中に１ｄＢ送信パワーを下げながらも、４つのパイロットシンボルを備えて
いるときと同じチャンネル評価を得ることができる。あるいは、（２）送信パワ
ーを同じにしたままで、余分な前もって定義されたシンボルを使用することによ
ってチャンネル評価を改善することができる。

【００１８】 以上、本発明について前述の例示的実施の形態を説明してきたが、当業者であ
れば、本発明をその他の実施の形態で実現することができることがわかるであろ
う。このように、当業者であれば、請求の範囲に記載された本発明の精神及び範
囲から逸脱することなく、前述の技術には様々な変形や組み合わせをすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の例示的１実施の形態によるＲＡＫＥ受信機におけるチャンネル評価装
置を簡素化して示すダイアグラムである。

【図２】 本発明の例示的１実施の形態によるＲＡＫＥ受信機における最大比組み合わせ
装置を簡素化して示すダイグラムである。

【図３】 単一の時間スロットの構成を示す。

【図４】 チャンネル障害に対する相関関係及び補償を行うための１方法を示す。

【図５】 チャンネル障害に対する相関関係及び補償を行うための別の方法を示す。

【手続補正書】

【提出日】平成１４年２月５日（２００２．２．５）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＲＡＫＥ受信機であって、 対応の複数の信号を受信するための複数のフィンガと、 前記複数の信号のそれぞれに対して、チャンネル評価を計算するためのチャン
   ネル評価器とを備え、 前記チャンネル評価は、複数のパイロットシンボルと、少なくとも１つの他の
   前もって定義したシンボルに基づいて、前記複数の信号の１つと関連した時間ス
   ロットにおいて行われることを特徴とするＲＡＫＥ受信機。
2. 【請求項２】 請求項１記載のＲＡＫＥ受信機であって、前記少なくとも１
   つの他の前もって定義されたシンボルが、チャンネル評価以外の目的にも使用さ
   れることを特徴とするＲＡＫＥ受信機。
3. 【請求項３】 請求項１記載のＲＡＫＥ受信機であって、前記少なくとも１
   つの他の前もって定義されたシンボルが、送信機パワー制御シンボルであること
   を特徴とするＲＡＫＥ受信機。
4. 【請求項４】 請求項１記載のＲＡＫＥ受信機であって、前記チャンネル評
   価の共役複素数を前記複数のフィンガのそれぞれの出力に適用する乗算器を更に
   備えることを特徴とするＲＡＫＥ受信機。
5. 【請求項５】 ＲＡＫＥ受信機におけるチャンネル評価のための方法であっ
   て、 複数の前もって定義されて受信されたシンボルを検出するステップと、 前記前もって定義されて受信されたシンボルと前もって定義されて送信された
   シンボルに基づいて、チャンネル評価を計算するステップとを備え、 前記前もって定義され受信されたシンボルと前記前もって定義され送信された
   シンボルの両方が複数のパイロットシンボルと少なくとも１つの他の前もって定
   義されたシンボルを含むことを特徴とする方法。
6. 【請求項６】 請求項５記載の方法であって、前記少なくとも１つの他の前
   もって定義されたシンボルは、チャンネル評価以外の目的にも使用されることを
   特徴とする方法。
7. 【請求項７】 請求項６記載の方法であって、前記少なくとも１つの他の前
   もって定義されたシンボルが送信機パワー制御シンボルであることを特徴とする
   方法。
8. 【請求項８】 請求項５記載の方法であって、前記チャンネル評価の共役複
   素数を複数のフィンガのそれぞれの出力に乗算するステップを更に備えることを
   特徴とする方法。
9. 【請求項９】 ＲＡＫＥ受信機におけるチャンネル評価のための方法であっ
   て、 複数のパイロットシンボルと少なくとも１つの他の既知のシンボルを含む複数
   の前もって定義されて受信されたシンボルを検出するステップと、 前記複数のパイロットシンボルを使用して第１のチャンネル評価を計算するス
   テップと、 前記少なくとも１つの他の既知のシンボルを、前記第１のチャンネル評価の共
   役複素数に基づいて、復調するステップと、 前記パイロット記号と前記少なくとも１つの他の既知のシンボルを使用して第
   ２のチャンネル評価を計算するステップと を備えることを特徴とする方法。
10. 【請求項１０】 請求項９記載の方法であって、前記少なくとも１つの他の
    既知のシンボルが、チャンネル評価以外の目的にも使用されることを特徴とする
    方法。
11. 【請求項１１】 請求項１０記載の方法であって、前記少なくとも１つの他
    の前もって定義されたシンボルが送信機パワー制御シンボルであることを特徴と
    する方法。
12. 【請求項１２】 請求項９記載の方法であって、 前記チャンネル評価の共役複素数を使用して受信された時間スロットを補償す
    るステップを更に備える方法。
13. 【請求項１３】 チャンネル評価用ＲＡＫＥ受信機であって、 複数の前もって定義され受信されたシンボルを検出するための手段と、 前記前もって定義され受信されたシンボルと前記前もって定義され送信された
    シンボルとに基づいてチャンネル評価を計算する手段とを備え、 前記前もって定義され受信されたシンボルと前記前もって定義され送信された
    シンボルの両方が複数のパイロットシンボルと少なくとも１つの他の前もって定
    義されたシンボルを含むことを特徴とするＲＡＫＥ受信機。
14. 【請求項１４】 請求項１３のＲＡＫＥ受信機であって、前記少なくとも１
    つの他の前もって定義されたシンボルがチャンネル評価以外の目的にも使用され
    ることを特徴とするＲＡＫＥ受信機。
15. 【請求項１５】 請求項１４のＲＡＫＥ受信機であって、前記少なくとも１
    つの他の前もって定義されたシンボルが送信機パワー制御シンボルであることを
    特徴とするＲＡＫＥ受信機。
16. 【請求項１６】 請求項１３記載のＲＡＫＥ受信機であって、前記チャンネ
    ル評価の共役複素数を使用して受信された時間スロットを補償するための手段を
    更に備えることを特徴とするＲＡＫＥ受信機。
17. 【請求項１７】 チャンネル評価用ＲＡＫＥ受信機であって、 複数のパイロットシンボルと少なくとも１つの他の既知のシンボルとを受信さ
    れた時間スロットに含む複数の前もって定義され受信されたシンボルを検出する
    ための手段と、 前記複数のパイロットシンボルを使用して第１のチャンネル評価を計算する手
    段と、 前記第１のチャンネル評価の共役複素数に基づいて前記少なくとも１つ他の既
    知のシンボルを復調する手段と、 前記パイロットシンボルと前記少なくとも１つの他の既知のシンボルとを使用
    して第２のチャンネル評価を計算する手段と を備えるＲＡＫＥ受信機。
18. 【請求項１８】 請求項１７記載のＲＡＫＥ受信機であって、前記少なくと
    も１つの他の既知のシンボルが、チャンネル評価以外の目的にも使用されること
    を特徴とするＲＡＫＥ受信機。
19. 【請求項１９】 請求項１８記載のＲＡＫＥ受信機であって、前記少なくと
    も１つの前もって定義されたシンボルが送信機パワー制御シンボルであることを
    特徴とするＲＡＫＥ受信機。
20. 【請求項２０】 請求項１７記載のＲＡＫＥ受信機であって、 前記チャンネル評価の共役複素数を使用して受信された時間スロットを補償す
    るための手段を更に備えることを特徴とするＲＡＫＥ受信機。