JP2003502909A - レート判定改善のためのフレームエネルギー基準使用のための方法および装置 - Google Patents
レート判定改善のためのフレームエネルギー基準使用のための方法および装置Info
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Abstract
Description
れたデータ率の決定に関する。
プ、そして衛星通信システムを含む多くの応用を有している。とくに重要な応用
は、移動加入者のためのセルラ電話システムである。たとえば周波数分割マルチ
プルアクセス(FDMA)、時分割マルチプルアクセス(TDMA)、そしてコ
ード分割マルチプルアクセスを含む、これらセルラ電話システムに対して、種々
の、空間に対するインターフェースが開発されている。それに関連して、たとえ
ば、アドバンスドモービルホンサービス(AMPS),グローバルシステムフォ
ーモービル(GSM)、そしてTIA‐EIA‐95を含む、種々の国内、およ
び国際標準が制定されている。とくにTIA‐EIA‐95およびその派生版、
IS‐95A、IS‐95B、ANSI J‐STD‐008、そして将来の派
生版および強化版等(本文中ではしばしばまとめて、IS‐95として参照して
いる)は、通信産業協会(TIA)および他の有名な規格団体によって発布され
ている。
なセルラ電話サービスを与えるために、CDMA信号処理技術を用いている。実
質的にIS‐95規格の使用に従って構成された典型的なセルラ電話システムは
、米国特許5,103,459の中に記述されており、そしてこの特許は、本特
許の譲渡人に譲渡され、参照によって完全に本特許に組み入れられている。前述
の特許は、CDMA基地局内の送信、あるいは順方向リンク、信号処理につき説
明している。CDMA基地局内の典型的な受信あるいは逆方向リンク、信号処理
は、マルチチャネル復調器と題する、1997年12月9日に提出された、米国
アプリケーションシリアル番号08/987,172の中に、記述されており、
そしてこの資料は、本特許の譲渡人に譲渡され、参照によって完全に本特許に組
み入れられている。
システムにおける典型的な電力制御の方法は、米国特許5,056,109の中
に記述されており、そしてこの特許は、本特許の譲渡人に譲渡され、参照によっ
て、完全に本特許に組み入れられている。
無線周波帯で行われることである。たとえば、与えられた電話システム内の、各
移動加入ユニット(典型的にはセルラ電話)は、同じ1.25MHzの無線周波
スペクトルにおいて、逆方向リンク信号を送信することによって、同じ基地局と
通信が可能である。同様に、これらシステム内の各基地局は、他の1.25MH
zの無線周波スペクトルにおいて、順方向リンク信号を送信することによって、
移動ユニットと通信が可能である。1.25MHzが、選定されたCDMAチャ
ネル帯域幅ではあるが、CDMAチャネル帯域幅は1.25MHzに限定される
必要はなく、かわりに、たとえば5MHzのような、いかなる数であってもよい
ことは、理解されるべきである。
話システムの周波数の再使用の増加、および二つあるいはそれ以上の基地局間の
ソフトハンドオフ実行の能力を含む種々の利点を与える。増加した周波数の再使
用は、与えられたスペクトルの総量の上で、処理されるべき呼の数をより多くす
ることを可能にする。ソフトハンドオフは、二つの基地局と同時にインターフェ
ース接続することを含む、移動ユニットが二つあるいはそれ以上の基地局の分担
範囲から移動することの強力な方法である。(対照的に、ハードハンドオフは、
第2の基地局とのインターフェースを確立する以前に、第1の基地局とのインタ
ーフェースを終了することを含んでいる。)ソフトハンドオフを行う典型的な方
法は、米国特許5,267,261に記述されており、この特許は、本特許の譲
渡人に譲渡され、参照によってこの中に完全に組み入れられている。
は電話会社)および移動局交換センタ(MSC)は、標準化されたE1および/
あるいはT1電話線(今後E1/T1ラインとして参照する)上で、一つあるい
はそれ以上の基地局コントローラ(BSCs)と通信する。基地局コントローラ
は、基地局トランシーバーサブシステム(BTSs)(基地局あるいはセルサイ
トの何れについても参照する)と、そしてまたお互いに、E1/T1ラインを含
む迂回中継上で通信する。基地局トランシーバーサブシステムは、空中に送信さ
れた無線周波信号を経由して、移動ユニット(すなわちセルラ電話)と通信する
。
フェースを経由して、種々の移動ユニットと通信するように形成されている。C
DMAセルラシステムにおいては、基地局(時には本文中で基地局トランシーバ
ーサブシステム(BTSs)として参照する)は、セルの容量を増加させるため
に、指向性アンテナによって定義されるような、セクタにしばしば分割される。
セクタ自身は、セルサイトとして参照されるかも知れない。従来の基地局アーキ
テクチャは、典型的に、各セクタアンテナ地点で、120度づつ異なる放射方向
をもった、3個のこのようなセクタを使用する。CDMAシステムにおける各セ
クタは、回路網の目的のために、独立した基地局として機能する。
を用いてきている。ユニットは、いくつかの予め設定されたフレームレートの一
つで送信する能力がある。これらのシステム内の指定された受信機は、可能なフ
レームレートの何れが送信されているかを決定しなければならない。このレート
決定は、受信機内部に与えられた、いくつかのフレームパラメータをもとに各フ
レームを分類する、盲目的レート決定アルゴリズム(RDA)によって行われる
。レート決定動作の出力は、受信されたフレームの中に誤差が存在するか否かの
表示とともに、適切な送信されたフレームレートの表示である。
査(CRC)ビット、再符号化された記号誤り数、Yamamoto品質ビット
の使用を含んでいる。
てのフレームレートは復号される。この盲目的な強引な方法は、最適でない方法
で、少ない資源を利用している。上述の方法はまた機能上の問題に遭遇する。
に決定するための装置と方法、そしてレート決定方法の機能を改善することであ
る。
るシステムと方法に向けられている。装置は、累積された信号を形成するために
、受信されたエネルギーレベルを表現する受信信号を累算するための累算器を含
んでいる。付加的に含まれるものは、累算された信号を予め設定された基準レベ
ルと比較し、また、データレートが、フル、ハーフ、4分の1、あるいは8分の
1の何れかであることを示す個々のデータレートを表現する、そしてまた、受信
エネルギーレベルを表現する、第2の信号を発生するためのコンパレータである
。
号を受信し、あらかじめ設定されたデータレートで移動局から送信された信号を
受信し、レーク受信機内の受信された信号を合計された信号に結合し、そしてそ
こで、比較結果を形成するために、合計された信号を、予め設定されたしきい値
と比較するステップを有する方法を含んでいる。そこで、最適なデータレートが
比較結果をもとに基礎とされる。
経由して移動ユニットと通信する固定基地局を使用している。これらのセルラシ
ステムは、たとえばAMPS(アナログ)、IS‐54(北米TDMA)、GS
M(移動通信TDMAのためのグローバルシステム)、そしてIS‐95(CD
MA)を含んでいる。選定された実施例において、このセルラシステムはCDM
Aシステムである。セルラなる用語は、セルラ、パーソナル通信サービス(PC
S)、無線ローカルループ(WLL)、その他同種類のものを含むことのできる
、いかなる無線システムをも含んでいる。
コントローラおよびスイッチ110は、典型的にインターフェースおよびセルサ
イトに対するシステム制御を与えるための処理回路を含んでいる。コントローラ
110はまた、公衆交換電話回路網(PSTN)から、適切な移動あるいは加入
者への伝送のための適切なセルサイトまでの、電話呼の経路指示をも制御する。
コントローラ110はまた、移動局あるいは遠隔加入者ユニットから、少なくと
も一つのセルサイトを用いている公衆交換電話網への、呼の経路指示をも制御す
る。コントローラ110は、加入者ユニットは典型的には互いに直接に通信しな
いので、適切な基地局を用いて、加入者ユーザ間の呼を接続あるいはリンクする
かも知れない。
通信リンクのような種々の方法によって、セルサイトに結合されるかもしれない
。図1において、移動ユニット116および118とともに、二つのこのように
典型的なセルサイト112および114を示した。ここで、各移動ユニットはセ
ルラ電話機を含んでいる。ここに論じまた図に示したように、典型的セルサイト
112および114は、全セルに対してサービスを与えるように考慮されている
。しかし、セルは、異なった分担領域にサービスを与えるようなそれぞれのセク
タに、地理的に分割されるかも知れないことを理解しなければならない。従って
一般的にハンドオフは、セル内のセクタ間で行われる。一方ダイバーシチは、セ
ル間で行われると同様にセクタ間で達成されるかもしれない。
の矢印とともに、セルサイト112および移動ユニット116および118間そ
れぞれの、種々のトラフィックチャネルにわたってのデータ伝送を含む、信号伝
送に対応している。同様に、線124a‐124bおよび126a‐126bは
、セルサイト114および移動ユニット116および118それぞれの間の通信
を表している。セルサイト112および114は、通常等しい電力を用いて送信
する。
ルサイトにもっとも近いような、またセルがセクタに分割されるならばただ一つ
のセクタ内にあるような、地理的形状に設計すなわち展開される。移動ユニット
が不使用すなわち呼が進行中でないときは、移動ユニットは、それぞれの近傍セ
ルサイトからの、そしてもし適用可能であれば、セルがセクタ化されていれば、
1個のセルサイトからのパイロット信号伝送を、つねにモニタしている。移動局
116は、セルサイト112および114から送信されるパイロット信号の強度
を比較することにより、自分がどのセルにいるかを決定することができる。
るかも知れない。移動局116が呼を開始するとき、制御メッセージが最も近い
セルサイト、ここではセルサイト112に送信される。呼要求メッセージを受信
したセルサイト112は、被呼番号をシステムコントローラ110に転送する。
システムコントローラ110は、そこでPSTNを通じて、呼を指定された受信
者に接続する。
区域内のすべてのセルサイトに送信する。セルサイトは、返報にそれぞれの分担
区域内に、被呼受け取り移動ユーザに対する指定のページングメッセージを送信
する。指定された受信移動ユニットが“聞いた”すなわちページメッセージを受
信したときは、もっとも近いセルサイトに送信される制御メッセージをもって応
答する。この制御メッセージは、システムコントローラに、この特定のセルサイ
トが、ページされた移動ユニットと通信中であることを信号する。コントローラ
110は、そこでこのセルサイトを通じて移動ユニットに呼を送る。移動ユニッ
ト116が、最初のセルサイト112の分担区域外に移動したと仮定しよう。他
のセルサイトを通じて呼を送ることによって、呼を継続させるための試みがなさ
れる。
リンク上でユーザチャネルに割り当てられる。音声チャネルの場合、各音声信号
に対するディジタル記号ストリームは、割り当てられたWalshシーケンスに
よって掛け合わせられる。各音声チャネルに対するWalsh符号化された記号
ストリームは、そこで、外PN符号化された波形に掛け合わせられる。その結果
生じる拡散記号ストリームは、そこで合成波形を形成するために加え合わせられ
る。本発明の他の実施例は、加入者からセルへのリンク上で直交Walsh関数
を割り当てることを含んでいる。
ィルタを通り、必要とする動作周波数に変換され、増幅され、そしてアンテナシ
ステムによって放射される。本発明のこれに替わる実施例は、セルサイト送信信
号を形成するための、今述べた動作のいくつかの順序を交換することが可能であ
る。たとえば、外PN符号化された波形に各音声チャネルを掛け合わせ、そして
アンテナによって放射されるべき、すべてのチャネル信号の合計に先立って、フ
ィルタ動作を実行することが選択可能である。当業界においては、線形オペレー
ションの順序は、種々の実施上の利点および異なった設計を得るために、入れ替
えできることはよく知られている。
,307に記述されているように、セルから加入者へのリンクに対して、パイロ
ット搬送波アプローチを用いている。すべてのセルは、同一の32,768長シ
ーケンスを用いているパイロット搬送波を送信するが、相互干渉を防止するため
にタイミングオフセットは異なっている。
号ストリームは、ユーザに割り当てられたWalshシーケンスと第1番目の排
他的論理和演算中に結合されている。このWalsh関数は、典型的には1.2
288MHz、3.6864MHz、あるいは4.096MHzのレートでクロ
ックされている。一方、音声、ファクシミリ(FAX)および高/低速度データ
チャネルを含む典型的な可変データレートシステムにおいては、情報記号レート
は、約75Hzから76,800Hzに変化するかもしれない。その結果生じる
符号化された波形は、同様1.2288MHzでクロックされた、バイナリPN
シーケンスと、第2番目の排他的論理和演算中に結合されている。本発明の他の
実施例は、3〜5MHzあるいはそれ以上の範囲のクロックシーケンスを含んで
いる。とりわけ、選定された実施例は、3.6864MHzおよび4.096M
Hzのレートを含んでいる。同一のバイナリPNシーケンスが、セルラシステム
の分担区域の特定セクタ内の、各加入者チャネルを符号化するのに使用される。
Walsh符号シーケンスの直交性の結果、各シーケンスは、セクタ内のユーザ
中に干渉をひきおこすことなしに、このセクタと組み合わせられた単一の無線周
波チャネル上のユーザデータを処理するのに使用することができる。
システムがずっと低い信号対雑音および干渉比をもって動作することを可能とす
る、誤り検出および訂正機能を与えるために、繰り返して畳み込み符号化し、ま
た挿入することができる。畳み込み符号化、繰り返し、および挿入のための手法
は、当業界でよく知られている。結果として生じる信号は、そこで一般的に無線
周波搬送波上に変調され、他の音声搬送波とともにパイロットおよびセットアッ
プ搬送波と合計される。合計は、IF周波数において、あるいはベースバンド周
波数においてといった、処理中のいくつか異なった点において、特定のセル内の
チャネルと組み合わせられたPNシーケンスによって、乗算の前あるいは後の何
れかにおいて完了することができる。
コンパチブルであることもできるがその必要はない。
る。移動局送信200は、情報ビット202の発生とともに始まる。これらの情
報ビット202は、言葉がディジタルフォーマットに翻訳されているボコーダ(
図示せず)からの出力を表わすかも知れず、あるいは代わりに初めからディジタ
ルデータとして始まるかも知れない。本発明の目的に対しては、情報ビット20
2のソースは無関係である。情報ビット202は、畳み込み符号器204に送ら
れ、そこで順方向誤り訂正に対する冗長度が付加される。結果として生じる符号
記号は、そこで時間ダイバシチ基準でインターリーバ206において挿入され、
変調器208に送られる。変調器208は、挿入された記号を、IS‐95(あ
るいは関連した)規格に従って、直交64‐ary Walsh符号シーケンス
に拡張する。結果として生じるWalsh記号は、そこで適切なレートで拡散さ
れる。
散変調器252において受信される。受信された信号は、逆拡散変調され、受信
された信号についてHadamard変換を行う、Walsh相関器254に送
られる。受信された信号は、64Walsh相関エネルギー容器(bins)の
一つに置かれ、そこで相関エネルギーが計算され、そしてコンパレータ256内
で、図3を参照しながら以下に詳細が説明される、本特許の実施例にしたがって
、予め設定されたレベルと比較される。受信された記号は、258、260項内
で6個のソフトデシジョンを発生するのに使用される。受信された信号は、そこ
でデインターリーバ262の中でデインターリーブされ、IS‐95規格に従っ
て、復号器264内で復号される。
フィンガすべての中の最大のWalsh相関エネルギー(Walshエネルギー
)のエネルギーを合計することを包含する。各フィンガーは、レークあるいは他
の適切な受信機内における、同じ送信信号に対する異なった多経路受信を表して
いる。
トエネルギー(FR_NRG)は、予め設定されたしきい値FR_THRと比較
される。フレームエネルギーを計算するための選定された実施例は、全フレーム
(あるいは、電流レート仮説によるそれに関する目標部分)について、最大Ha
damard変換相関エネルギーを合計することである。しきい値は、用途(音
声、データ等)によって異なることのあり得る、レート決定アルゴリズムの機能
に関する要求をもとにした変数である。もしもFR_NRGがFR_THRしき
い値を超えるならば、そこでフルレートはステップ310の中に示される。ステ
ップ315において、もしもフルレートが存在しなければ、そこでハーフレート
に対する試験が行われる。もしも、ハーフレートエネルギーを含んでいる、フレ
ームの半数に対する受信されたレベルHR_NRGが、HR_THRしきい値を
超えるならば、そこでハーフレートは、ステップ320に示される。もしもハー
フあるいはフルレートの何れも示されなければ、そこで制御は、ステップ325
に進む。もしもフレームの4分の1にわたって測定されたエネルギーQR_NR
Gが、QR_THRしきい値を超えるならば、そこでステップ330で4分の1
レートが決定される。もしもレートがなお決定される必要があれば、そのときは
ステップ335で、8分の1レートが仮定される。
、8分の1)の何れに対しても価値のない、フルレートで価値のある電力制御グ
ループ(PCGs)に対する、最大Walsh相関エネルギーの合計である。同
様に、HR_NRGは、より低いレート(4分の1、8分の1)の何れに対して
も価値のない、ハーフレートで価値のある電力制御グループに対する、最大Wa
lsh相関エネルギーの合計である。同様な方法は、必要により、QR_NRG
およびER_NRGに対して繰り返される。
照する。表現を容易にするために、エネルギーの連続した帯が、レート間の差が
容易に分かるように示されている。電力制御グループとして知られる、16まで
の個々のエネルギー帯が、IS‐95規格に従って、一つのフレームを通して、
擬似乱数的に配置されている。バー410で示したように、フルレートエネルギ
ーが、全フレームを占有している。バー420は、フレームの半分だけを占有し
ているようにハーフレートエネルギーの累積を示している。一方、4分の1レー
トバー430および8分の1レートバー440も同様に示される。
、エネルギーを含んでいるフレームの部分を用いている特徴を利用している。た
とえば、バー410において、バー412の右側の半分は、エネルギーについて
吟味される。もしも予め設定されたレベルを超えるエネルギーが見られた場合は
、そこで図4から、フルレートは多分送信されていることが容易に分かるであろ
う。フルレートは決定されていないと仮定して、上記の方法をバー420に適用
すると、そこでバー420の部分422が吟味される。もしも予め設定されたレ
ベルを超えるエネルギーが見られたときは、そこでハーフレート決定が最適にな
る。さらに、バー430において、バー430の部分432が、フルおよびハー
フレート測定が存在しないと決定される後に続けて吟味されるならば、そこで4
分の1レート決定がなされる。同様にして、フル、ハーフ、あるいは4分の1レ
ート決定の何れもなされないならば、そこで8分の1レート決定がなされる。
え、フレームエネルギー計算を含まない方法を超えて、機能の改善を助ける。た
とえば、フレームエネルギー基準は、IS‐95CDMAシステムにおける方法
に基づいた復号基準を改善するのに使用される。移動局は、より低いレートにお
ける送信に対してデータバーストランダム化を使用する。各フレームは、16個
の等長電力制御グループに分割される。フル、ハーフ、4分の1、8分の1レー
トフレームは、それぞれフレームあたり16、8、4、および2個の電力制御グ
ループを用いて送信される。移動局が送信する対象の電力制御グループは価値あ
る電力制御グループと呼ばれる。異なった電力制御グループ内におけるエネルギ
ーの存在そして/あるいは不存在は、送信されたレートで相互に関連させられる
。
はまた無価値な、価値ある電力制御グループに対する最大Hadamard変換
相関エネルギーとして得られる。第1のセットは、フルレートフレームが送信さ
れたときのみ使用される8電力制御グループを含む。第2のセットは、フルレー
トあるいはハーフレートが送信されたときはいつでも使用される4電力制御グル
ープを含む。第3のセットは、4分の1レートあるいはより高いレートのフレー
ムが送信されたときはいつでも使用される、2電力制御グループを含む。最後の
セットは、すべてのレートに対してつねに送信される、残りの2電力制御グルー
プを含む。
た方法および装置が記述されてきた。当業界の人々は理解するであろうように、
この特定の実施例は、CDMA無線通信システムに適用されるが、分散されたア
ーキテクチャを有する、あるいは有しない、何れのディジタル(CDMAあるい
はTDMAのどちらにも)地球あるいは衛星、固定あるいは移動無線(音声ある
いはデータあるいはこれらの組み合わせ)システムにもまた、適用され得る。
がら、当業界の普通の人にとっては、本発明の精神、あるいは範囲から逸脱する
ことなしに、ここに開示した実施例に対して、多くの代案が作られ得ることは明
らかである。その結果、本発明は、以下の特許請求の範囲およびこれと等価なも
のにしたがったものに限定されるものではない。
説明している。
ンクのブロック線図を説明している。
ルギーの表示を説明している。
Claims (20)
- 【請求項1】 無線電話システムにおいて受信されたデータレートを決定す
るシステムであって、 累算された信号を形成するために、受信されたエネルギーレベルを表現する受
信された信号を累算するための相関器と、 累算された信号をあらかじめ設定された基準レベルと比較し、個別のデータレ
ートの一つを表現する第2の信号を発生する比較器と を含むシステム。 - 【請求項2】 受信された信号を逆拡散するための擬似信号逆拡散変調器を
さらに含む請求項1のシステム。 - 【請求項3】 第2の信号に基づいたデータレートで受信された信号を復号
するための復号器をさらに含む請求項2のシステム。 - 【請求項4】 受信された信号内のフレームの、擬似ランダム的に間隔をと
った離散化された位置に関する、あらかじめ設定された数に基づいて、比較器が
第2の信号を発生する請求項3のシステム。 - 【請求項5】 個別のデータレートが、フル、ハーフ、4分の1、あるいは
8分の1レートの一つである請求項4のシステム。 - 【請求項6】 無線電話システムが、符号分割マルチプルアクセス受信機を
含む請求項5のシステム。 - 【請求項7】 さらにレーク受信機を含む請求項6の無線電話システム。
- 【請求項8】 無線電話システムにおいてデータレートを決定するための方
法であって、 (a)信号を受信し、 (b)比較結果を形成するために予め設定されたしきい値と合計された信号と
を比較し、 (c)この比較結果をもとに最適のデータレートを決定する ステップを含む方法。 - 【請求項9】 ステップ(a)の中にさらに、 (a1)移動局から送信された信号を受信するステップを含む請求項8の方法
。 - 【請求項10】 ステップ(a)の中にさらに、 (a2)予め設定されたデータレートで信号を受信するステップを含む請求項
9の方法。 - 【請求項11】 ステップ(a)の中にさらに (a3)レーク受信機内の受信された信号を、合計された信号に結合するステ
ップを含む請求項10の方法。 - 【請求項12】 ステップ(a)の中にさらに レーク受信機内の受信された信号を予め設定されたフレーム位置にわたって合
計された信号に結合するステップを含む請求項11の方法。 - 【請求項13】 変化している予め設定されたフレーム位置にわたって合計
された信号を繰り返し結合するステップを、ステップ(a4)がさらに含む請求
項12の方法。 - 【請求項14】 ステップ(b)が、予め選定されたしきい値リストの中か
ら、しきい値を選定する(b1)ステップをさらに含む請求項13の方法。 - 【請求項15】 しきい値が予め設定されたフレームの位置に依存する請求
項14の方法。 - 【請求項16】 しきい値が、フルレート、ハーフレート、4分の1レート
、および8分の1レートデータレートの一つに依存する請求項15の方法。 - 【請求項17】 予め設定されたフレームの位置が、フルレート、ハーフレ
ート、4分の1レート、および8分の1レートデータレートの一つに関係する請
求項15の方法。 - 【請求項18】 無線電話システムにおいて受信されたデータレートを決定
するためのシステムであって、 (a)信号を受信し、レーク受信機内の受信された信号を、予め設定されたフ
レームの位置にわたって合計された信号に結合する手段と、 (b)比較結果を形成するために、合計された信号を、予め設定されたしきい
値と比較する手段と、 (c)比較結果に基づいて最適のデータレートを決定する手段と を含むシステム。 - 【請求項19】 あらかじめ選定されたしきい値リストから、しきい値を選
定するための手段をさらに含む請求項13の装置。 - 【請求項20】 しきい値が、フルレート、ハーフレート、4分の1レート
、および8分の1レートデータレートの一つに依存する請求項19のシステム。
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