JP2003501936A - 広帯域cdmaシステムにおいて基地局間の干渉を緩和するための方法及び装置 - Google Patents
広帯域cdmaシステムにおいて基地局間の干渉を緩和するための方法及び装置Info
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Abstract
Description
ムにおいて二またはそれ以上の基地局により放送される個々の同期チャンネル間
の破壊的干渉の影響を緩和するための新規かつ改良された方法及び装置に関する
。 II.関連技術分野の説明 無線電話通信システムでは、多くのユーザーが無線チャンネル上で通信する。
無線チャンネル上での通信は限られた周波数スペクトルにおいて多数のユーザー
を許容する多くの多重接続技術の一つである。これら多重接続技術には時分割多
重接続(TDMA)、周波数多重接続(FDMA)、および符号分割多重接続(
CDMA)がある。
渡され、ここに引用文献として組み込まれた、“衛星または地上中継器を用いた
拡散スペクトラム多重接続通信システム(Spread Spectrum Multiple Access Co
mmunication System Using Satellite Or Terrestrial Repeaters)”と題する
1990年2月13日発行の米国特許第4,901,307号に記載されている
。さらに、典型的なCDMAシステムは、譲請人に譲渡され、ここに引用文献と
して組み込まれた、“CDMAセルラ電話システムにおいて信号波形を生成する
システムおよび方法(System And Method For Generating Signal Waveforms In
A CDMA Cellular Telephone System)”と題する1992年4月7日発行の米
国特許第5,103,459号に記載されている。
DMAといった提案を含め提案された。これらの3GCDMA通信システムはあ
る大きな相違はあるが各々他と概念的に類似している。一つの大きな違いは、c
dma2000においては、各基地局が同期して動作することである。言い換え
れば、cdma2000システムにおける各基地局は同じ普遍的な時間基準に従
って動作する。各基地局は同じPN拡散符号を有するが、異なるPN位相オフセ
ットを有するパイロット・チャンネルを送信する。その結果、移動局は既知のP
N拡散符号を可能なPN位相オフセットを介して探索することにより一またはそ
れ以上の基地局のパイロット・チャンネルを取得することができる。更に、移動
局は、同じPN拡散符号を使用していても、それぞれのPN位相オフセットによ
り異なる基地局を識別することができる。
々の基地局は非同期で動作する。言い換えれば、別々の基地局間では普遍的な時
間基準はない。W−CDMAシステムにおいては、各基地局は二つのサブチャン
ネルからなる“同期”チャンネルを送信する。二つのサブチャンネルのうち第一
の、一次同期チャンネルは全基地局に共通な一次同期符号cpを使用する。二つ
のサブチャンネルのうち第二の、二次同期チャンネルは同じ符号群にない他の基
地局により共有されてない二次同期符号csの巡回集合を使用する。W−CDM
Aシステムにおける移動局は一次同期チャンネルの一次同期符号cpについて探
索し、それから二次同期チャンネルを処理するため一次同期チャンネルから導か
れたタイミング情報を用いることにより一またはそれ以上の基地局の同期チャン
ネルを取得する。
イミング図である。図1では、一フレームが図示されている。一フレームは16
個の個別スロットからなり、図1では破線で別けられている。一次同期チャンネ
ルは一次同期符号のバースト100として示され、各スロットの始まりで送信さ
れる。二次同期チャンネルは17個の可能な二次同期符号の一つのバースト10
2として示され、各スロットの始まりで一次同期符号と並行して送信される。
を含み、送信する基地局のスロット境界と時間整合されて送信される。二次同期
チャンネルは各々他の二次同期符号、及び一次同期符号と直交する16個の非変
調符号語の数列(sequence)を含む。各二次同期符号語は17個の異な
る直交符号の集合から選ばれる。二次SCH上の数列は基地局のPNスクランブ
ル(scrambling)符号が32個の異なる符号群のどちらに属するかを
指示する。32個の数列は16個の異なるスクランブル符号を各々含む32個の
異なる符号群を符号化するために使用される。32個の数列はその巡回シフト(
cyclic shift)が一意的であるように構成される。言い換えれば、
ある32個の数列の16より少ない非ゼロ巡回シフトは32個の数列のある他の
もののある巡回シフトに等価ではない。この性質は基地局の長符号群及びフレー
ム・タイミングの両方を一意的に決定するために使用される。W−CDMAに関
して使用される術語“スクランブル”符号は上記でcdma2000システムに
関して術語“拡散”符号と同義語である。しかしながら、W−CDMA準拠シス
テムに関して開示の互換性及び明確性のために、術語“スクランブル”符号は所
望の帯域幅上で情報信号を拡散するために使用される符号を表すものとしてここ
では使用される。
地局を探索する。それから移動局はその基地局の下り回線(downlink)
スクランブル符号及びフレーム同期を決定する。セル探索は同期チャンネルを使
用して始まる。セル探索過程の第一段階の間では、移動局は最強の基地局に対す
るスロット同期を取得するために一次SCHを使用する。これは全ての基地局に
共通である、一次同期符号cpに合った単一のマッチド・フィルタで為される。
セル探索過程の第二段階の間では、移動局はフレーム同期符号を見出すために二
次SCHを使用し、第一段階において見出された基地局の符号群を同定する。こ
れは受信信号と全ての可能な(16)二次同期符号との相関をとることにより行
われる。特に、移動局は受信される16個の符号語の数列を32の可能な数列パ
ターン及び16の可能な巡回シフトに対して、32×16の可能性の全てについ
て相関させる。初期セル探索の第三及び最後の段階の間では、移動局は見出され
た基地局により使用される厳密なPNスクランブル符号を決定する。スクランブ
ル符号は第二段階で同定された符号群に属するPNスクランブル符号をもつ一ま
たはそれ以上の共通チャンネル上で受信されたパイロット信号の記号対記号(s
ymbol−by−symbol)の相関を介して同定される。
と多重化する機能ブロック図が図2に示される。図2において、一(‘1’)の
発生器202は各スロットの始まりで256ビットについて論理一(‘1’)の
値の数列を生成する。さらに正確に云うと、一(‘1’)の発生器202は復号
信号1+1jを生成する。これらの一(‘1’)は一次符号発生器206から一
次同期符号cpをもつ複合拡散器208内に複合拡散されている。一次同期符号
は全基地局に共通である。一(‘1’)の発生器202とともに、一次符号発生
器206及び複合拡散器208は“一次同期チャンネル発生器”として引用され
る。
もまた各スロットの始まりで256ビットについて論理一(‘1’)の値の数列
を生成する。これらの一(‘1’)は二次符号発生器212から二次同期符号c p をもつ複合拡散器210内に複合拡散されている。一(‘1’)の発生器20
4、複合拡散器210及び二次符号発生器212は共に“二次同期チャンネル発
生器”として引用される。一次SCH及び二次SCHの同相(I)及び直角位相
(Q)成分は同期チャンネルを形成するため結合器214内でそれぞれ結合され
る。専用チャンネル・データは複合拡散器218内でスクランブル符号cscr amble で複合拡散され、それはまた特定の基地局に対して一意的である。ス
クランブルされた専用チャンネルは結合器216内でSCHと結合され、変調の
ためにI/Q変調器(図示されてない)に転送される。
はゼロ位相オフセットで送信される。W−CDMAシステムにおける基地局は非
同期的に動作するから、多元基地局の被蔽領域内に、多元基地局からの一次SC
Hが同じ時間整合で移動局に到達する地域が存在する。このことが発生するとき
、一次SCHタイミングの検出は移動局について困難になる。最悪の場合、異な
る基地局からの一次SCHは移動局に到達し、その結果それらは互いに破壊的に
干渉し、移動局が一次SCHを取得するのを妨げる。さらに、伝搬環境がゆっく
りと変化すると、そのような破壊的干渉の状態はかなりの長さの時間持続する。
移動局が無線局所ループ(WLL)システム内のように定常的であるとき、さも
なければ移動局が比較的ゆっくりと移動しているとき、このことは重要である。
状態を緩和するための方法及び装置である。
一の基地局及び第二の基地局の間の干渉の影響を緩和するための新規及び改良さ
れた方法である。この方法は一次同期コードを有する一次符号チャンネルを生成
することを含む。W−CDMAシステムにおいて、全ての基地局はこの一次同期
符号を共有する。それは符号タイミング衝突をもたらす共通の一次同期符号のこ
の共有である。これらの衝突の影響を緩和するため、本発明の方法は一次同期チ
ャンネルを送信する前に位相回転数列に従って一次同期チャンネルの位相を回転
させることを含む。位相回転数列のにしたがって一次同期チャンネルの位相を回
転させることにより、延長された破壊的な干渉の例を低減できる。
andom)であるが、簡単のためにπ/2ラジアンの整数倍により変わる位相
を含む。しかしながら、ある任意の角度により擬似乱数的に変わる位相を含むこ
ともできる。タイミングに関しては、位相回転数列はスロット当たり一度、また
はフレーム毎に一度交互に変わる位相を含むことができる。しかしながら、それ
はスロットの境界(即ち、スロットの中間ではない)で変わるかぎりある任意の
周期で位相を変えることを含むことができる。
、二次同期符号に基づく位相回転数列とともに、二次同期符号を有する二次同期
チャンネルを生成することを含む。二次同期符号はすでに他の目的のために存在
するから、少なくとも一部分で位相回転数列を、二次同期符号に基づかせること
は便宜的に許容される。さらに、異なる符号群にある基地局が相互に近接してい
る領域では、少なくとも一部分で(異なる符号群の基地局間で共用されない)位
相回転数列を、二次同期符号に基づかせることは干渉の存続期間を最小化するで
あろう。
チャンネル及び二次同期チャンネルを結合することを含む。第一の実施例におい
ては、一次同期チャンネルの位相を回転させるステップは結合するステップの前
に一次同期チャンネルを回転させることを含む。斯くして、第一の実施例は一次
同期チャンネルだけを回転させ、二次同期チャンネルは回転させない。第二の実
施例においては、一次同期チャンネルの位相を回転させるステップは同期チャン
ネルの位相を回転させることを含む。斯くして、第二の実施例はそれらが結合さ
れた後で一次及び二次の両方の同期チャンネルの位相を回転させる。さらに別の
実施例においては、同期チャンネルは位相が回転された下り回線チャンネルを生
成するため専用チャンネルと結合される。
同期符号を有する一次同期チャンネルを生成するための一次同期チャンネル発生
器;位相回転数列に従って一次同期チャンネルの位相を回転するため、一次同期
チャンネル発生器に接続された位相回転器;及び一次同期チャンネルを送信する
ため、位相回転器に接続された送信器を含む。
期チャンネル及び二次同期チャンネルを結合する第一の結合器を更に含み、ここ
では位相回転器は一次同期チャンネル発生器の出力と第一の結合器の入力の間に
接続されている。第二の実施例においては、位相回転器は第一の結合器の出力に
接続されている。第三の実施例においては、第二の結合器が下り回線チャンネル
を生成するため同期チャンネル及び専用チャンネルを結合し、位相回転器は第二
の結合器の出力に接続されている。
同一である図面と関連して取られる以下に始まる詳細な記述からさらに明らかに
なるであろう。
に記述する。同じ地理的領域にある一以上の基地局により送信される同じ同期ま
たはパイロット・チャンネルから発生する破壊的干渉によりフェーディングがも
たらされる、他の通信システムに本発明が等しく適用できることはこの技術分野
において通常に熟達する者には理解されるであろう。
図3は図2と同様であるが、複合拡散器208と結合器214の間に位相回転器
302が付加されている。位相回転器302は一次同期符号cpとの拡散後及び
二次SCHとの結合前に、一次SCHの位相回転を行う。前述したように、機能
ブロック間を移動するとして、図3に図示された信号は、一般に、複合I及びQ
信号である。好ましくは、位相回転器302により導入された位相シフトは所定
の位相シフトの集合の中から各スロットについて擬似乱数的に選択される。例え
ば、所定の位相シフトの提案された集合としてはゼロ、π/2、π、及び3π/
2ラジアンが含まれている。他の所定の集合を種々の実施例で使用することがで
きる。本発明は選択された位相シフト量に限定されるものではない。
ると同じく、擬似乱数的位相シフト数列を生成する。代わりの実施例においては
、擬似乱数的位相シフト数列は別の機能要素により位相回転器302に供給する
ことができる。例えば、位相回転器302により導入される位相シフトを制御す
るための擬似乱数の一つの便利な供給源は二次符号発生器212により生成され
る二次同期符号csである。
共通であるから、一次SCHの位相衝突を有する異なる符号群の二基地局がその
一次SCH中に位相シフトの同じ擬似乱数数列を導入せず、それにより相互干渉
の存続期間を延期することを保証するために都合よく使用することができる。例
えば、二次SCHは論理1及び0の二値データ・ストリームであるから、第一の
チップが“1”であれば、位相回転器302により一次SCH中にπラジアンの
位相シフトを導入し、一方“0”は位相回転器302により一次SCH中に位相
シフトを導入しない。代わりに、二次SCHは、ゼロ位相シフトに対応する“0
0”数列、π/2ラジアンの位相シフトに対応する “01数列”、πラジアン
の位相シフトに対応する “10” 数列、及び3π/2ラジアンの位相シフトに
対応する “11” 数列と、一度に二チップが取られる。明らかに、多くの異な
る実施方式、即ち擬似乱数数列が、それらが二次同期符号に関係するかどうかい
ずれにせよ、使用することができる。
け変更し、それはスロット当たり一度と等価である。斯くして、一次SCHの各
繰り返しは擬似乱数的位相シフトを有する。例えば、フレームの第一のスロット
はπラジアンの位相シフトをもつ一次SCHを送信し、一方同じフレームの第二
のスロットはゼロ・ラジアンの位相シフトをもつ一次SCHを送信することがで
きる。代わりに、位相回転器302はスロット当たり一度よりむしろフレーム当
たり一度、一次SCHの位相を変えることができる。斯くして、第一のフレーム
間の一次SCHの各繰り返しは第一の擬似乱数的位相シフトを有し、そして第二
のフレーム間の一次SCHの各繰り返しは第二の擬似乱数的位相シフトを有し、
ここでは第一及び第二の擬似乱数的位相シフトは必ずしも等しくない。明らかに
、一次SCHの位相を擬似乱数的に変える多くの異なるタイミング方式が、それ
らがスロットまたはフレームの周期性に基づくかどうかによらず、使用すること
ができる。
CHとの結合の前に、一次SCH内に擬似乱数的位相シフトを導入する。この擬
似乱数的位相シフトは非同期で動作し、全てが同じ一次同期符号を共有する多元
基地局間の位相衝突の問題を緩和する。
る。図4は図4の位相回転器402により導入される位相回転が結合器214に
よる一次SCH及び二次SCHの結合の前よりむしろ後で発生する点で図3と異
なる。他の全ての点において、位相回転器402は図3の位相回転器302に対
して構造及び機能性において同様である。一次及び二次SCHの結合の後、位相
回転器402による位相回転を導入することにより、全体の同期チャンネルが位
相を回転される。
02のいずれかにより実行される位相回転の位相回転量及び位相回転のタイミン
グは、先験的に、移動局には未知であるかもしれない。しかしながら、移動局は
この技術分野では周知である通常の受信器を使用することにより一次及び二次S
CHを取得し、復調することが可能である。移動局にとって、位相回転器302
または402により導入される位相変動は単に伝搬環境における変動として現れ
る。斯くして、位相回転器302または位相回転器402による事実上ある位相
回転数列の使用はこれらの実施例について十分である。
局から移動局)チャンネル中に位相変化を導入する本発明の第三の実施例のブロ
ック図が図示されている。他の全ての点において、位相回転器502は位相回転
器302及び位相回転器402に対して構造及び機能性において同様である。図
5において、同期チャンネル及び専用データ・チャンネルは位相回転器502に
よる位相回転の導入より前に結合器216において結合される。斯くして、専用
データ・チャンネルのあらゆるスロットの始まりで送信されるパイロット記号(
pilot symbol)はスロットからスロットまたはフレームからフレー
ムで位相が回転される。移動局における典型的な整合復調器(coherent
demodulator)(図示されてない)はデータを整合的に(cohe
rently)復調するための安定チャンネル評価値を生成するために幾つかの
連続スロット上でパイロット位相及びエネルギを累積する。明らかに、位相回転
器502により導入されるパイロット記号における突然及び擬似乱数的位相変動
は、移動局が先験的に擬似乱数的位相回転数列またはパターンを知っていなけれ
ば、移動局によるパイロット位相の累積が困難になる。このことはまたより信頼
性の少ないデータ復調及び誤りへと導くことになる。
似乱数的位相シフト数列は、図3を参照して上に述べたように、二次符号発生器
212に含まれる二次同期符号csに基づいている。二次同期符号csはW−C
DMA規格に規定されており、取得過程の第二段階において移動局により使用さ
れる。一旦二次SCHを復調して、専用チャンネルを復調し始める前に、それは
移動局に周知である。斯くして、二次同期符号に基づく擬似乱数的位相シフトを
下り回線チャンネルに導入することにより、図5の実施例は移動局によるパイロ
ット位相累積に付随する問題点を回避するために都合良く使用することができる
。必要なことはパイロット位相の累積の前に二次同期符号に従って位相回転器5
02により導入されるものとは反対の信号に位相回転を移動局が適用することで
ある。再び、二次同期符号から位相変動を符号化する上に示唆したある方法を使
用することができ(即ち、‘0’はゼロ回転で、‘1’はπ回転である)、上に
示唆したあるタイミングの方法を使用することができる(即ち、スロット当たり
一度、フレーム当たり一度、等々)。
例えば、基地局は移動局に対するオーバーヘッド信号メッセージにおいて現在使
用している特定の擬似乱数的位相シフト数列を提供することができる。代わりに
、擬似乱数的位相シフト数列は規格の中で明確に指定することができる。さらに
別の実施例において、擬似乱数的位相シフトは基地局のある一意的または半一意
的な識別子から導き出すことができる。明らかに、移動局に対して擬似乱数的位
相シフト数列を供給する種々の異なる、且つ相補的な技術がある。本発明は選択
された特定の技術に限定されない。
3、4、または5の実施例のいずれでも実施することができる。ステップ600
で、一次同期チャンネルが生成される。これは、例えば、一(‘1’)の発生器
202の出力を一次符号発生器206により生成された一次同期符号信号で複合
拡散器208において拡散することにより実行することができる。ステップ60
2で、一次同期チャンネルの位相は位相回転数列に従って回転される。このステ
ップは、例えば、位相回転器302、位相回転器402、または位相回転器50
2のいずれでも実行することができる。図3の実施例においては、位相回転器3
02は一次SCHのみに作用し、一方図4及び5の実施例においては、位相回転
器402及び502は一次SCHを本質的に含む結合信号にそれぞれ作用するこ
とが注目されるべきである。位相回転数列は破壊的干渉による継続(prolo
nged)フェーディングを防止するに十分なある任意の循環数列とすることが
できる。例えば、位相回転数列はスロット毎にゼロとπラジアンの間を擬似乱数
的にシフトすることができる。位相回転数列の他の例が上に述べられている。ス
テップ604で、一次同期チャンネルが送信される。このステップは本発明を使
用する基地局内のある通常の送信器(図示されてない)により実行することがで
きる。
基地局は一次SCH上のタイミングの衝突により生じる下り回線信号の継続“フ
ェーディング”を回避することが可能になる。一次SCHの位相を変えることに
より、二つの基地局の相互の地理的被蔽領域におけるある地域内でさもなければ
起こるであろう破壊的干渉が緩和される。また、本発明の方法は、この中で記述
された種々の実施例により実装され、移動局がこのような相互干渉状態における
基地局の下り回線をさらに迅速に取得することを可能にするであろう。
を可能にするために提供される。これらの実施例に対する種々の変形はこの技術
分野に熟達する者には直ちに明白であり、この中に定義された一般原理は発明能
力を用いることなく他の実施例に適用可能である。斯くして、本発明はこの中に
示された実施例に限定されると解釈されるものではなく、この中に開示された原
理及び新規な特徴と両立する広範な領域を認容すべきものである。
グ図である。
と多重化する機能ブロック図である。
218…複合拡散器 212…二次符号発生器 214、216…結合器 22
0…スクランブル符号発生器 302、402、502…位相回転器
Claims (20)
- 【請求項1】 第一の基地局及び前記第二の基地局が同じ一次同期符号を両
者共有している、第一の基地局および第二の基地局の間の干渉の影響を緩和する
方法であって、 前記一次同期符号を有する一次同期チャンネルを生成するステップ; 位相回転数列に従って前記一次同期チャンネルの位相を回転させるステップ;
及び 前記一次同期チャンネルを送信するステップ を含む方法。 - 【請求項2】 前記位相回転数列が擬似乱数である請求項1の方法。
- 【請求項3】 前記位相回転数列がスロット当たり一度位相を変更すること
を含む請求項2の方法。 - 【請求項4】 前記位相回転数列がフレーム当たり一度位相を変更すること
を含む請求項2の方法。 - 【請求項5】 前記位相回転数列がπ/2ラジアンの整数倍だけ位相を変更
することを含む請求項3の方法。 - 【請求項6】 前記位相回転数列がπ/2ラジアンの整数倍だけ位相を変更
することを含む請求項4の方法。 - 【請求項7】 二次同期符号を有する二次同期チャンネルを生成するステッ
プをさらに含み、前記位相回転数列が少なくとも一部分前記二次同期符号に基づ
いている請求項2の方法。 - 【請求項8】 同期チャンネルを生成するため前記一次同期チャンネル及び
前記二次同期チャンネルを結合するステップを更に含み; その中で前記一次同期チャンネルの位相を回転させるステップが前記結合ステ
ップの前に前記一次同期チャンネルを回転させることを含む請求項7の方法。 - 【請求項9】 同期チャンネルを生成するため前記一次同期チャンネル及び
前記二次同期チャンネルを結合するステップを更に含み; その中で前記一次同期チャンネルの位相を回転させるステップが前記同期チャ
ンネルの位相を回転させることを含む請求項7の方法。 - 【請求項10】 専用チャンネルを生成するステップ; 同期チャンネルを生成するため前記一次同期チャンネル及び前記二次同期チャ
ンネルを結合するステップ;及び 下り回線チャンネルを生成するため前記同期チャンネル及び前記専用チャンネ
ルを結合するステップを更に含み; その中で前記一次同期チャンネルの位相を回転させるステップが前記下り回線
チャンネルの位相を回転させることを含む請求項7の方法。 - 【請求項11】 第一の基地局及び前記第二の基地局が同じ一次同期符号を
両者共有している、第一の基地局および第二の基地局の間の干渉を緩和する装置
であって、 前記一次同期符号を有する一次同期チャンネルを生成する一次同期チャンネル
発生器; 前記一次同期チャンネル発生器に接続され、位相回転数列に従って前記一次同
期チャンネルの位相を回転させる位相回転器;及び 前記位相回転器に接続され、前記一次同期チャンネルを送信する送信器 を含む装置。 - 【請求項12】 前記位相回転数列が擬似乱数である請求項11の装置。
- 【請求項13】 前記位相回転数列がスロット当たり一度位相を変更するこ
とを含む請求項12の装置。 - 【請求項14】 前記位相回転数列がフレーム当たり一度位相を変更するこ
とを含む請求項12の方法。 - 【請求項15】 前記位相回転数列がπ/2ラジアンの整数倍だけ位相を変
更することを含む請求項13の装置。 - 【請求項16】 前記位相回転数列がπ/2ラジアンの整数倍だけ位相を変
更することを含む請求項14の装置。 - 【請求項17】 二次同期符号を有する二次同期チャンネルを生成する二次
同期チャンネル発生器をさらに含み、前記位相回転数列が少なくとも一部分前記
二次同期符号に基づいている請求項12の装置。 - 【請求項18】 同期チャンネルを生成するため前記一次同期チャンネル及
び前記二次同期チャンネルを結合する第一の結合器を更に含み; その中で前記位相回転器が前記一次同期チャンネル発生器の出力及び前記第一
の結合器の入力の間に接続されている請求項17の装置。 - 【請求項19】 同期チャンネルを生成するため前記一次同期チャンネル及
び前記二次同期チャンネルを結合する第一の結合器を更に含み; その中で前記位相回転器が前記第一の結合器の出力に接続されている請求項1
7の装置。 - 【請求項20】 同期チャンネルを生成するため前記一次同期チャンネル及
び前記二次同期チャンネルを結合する第一の結合器;及び 下り回線チャンネルを生成するため前記同期チャンネル及び専用チャンネルを
結合する第二の結合器を更に含み; その中で前記位相回転器が前記第二の結合器の出力に接続されている請求項1
7の装置。
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