JP2003505917A - モバイル無線チャネルのチャネルインパルス応答を推定する方法 - Google Patents

モバイル無線チャネルのチャネルインパルス応答を推定する方法

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、モバイル無線チャネルのチャネルインパルス応答を推定する方法に関する。そのモバイル無線チャネルには、広帯域のアクセスが、符号多元法によって得られる。本発明によれば、それを介して符号が連続的に複数のモバイル無線受信機に伝送される第２のモバイル無線チャネルが提供される。その系列は、複数のモバイル無線受信機のそれぞれに既知である。本発明の方法は、ａ）第２のモバイル無線チャネルを介して伝送された系列に基づいて、モバイル無線チャネルの遅延パラメータを推定するステップと、ｂ）ステップａ）で推定された遅延パラメータに従って、モバイル無線受信機を調節するステップと、ｃ）モバイル無線チャネルの重み係数を推定するステップとを包含する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、請求項１の前提部に従うモバイル無線チャネルのチャネルインパル
ス応答を推定する方法に関する。
【０００２】 モバイル無線システムにおける良好な伝送品質を達成するために、モバイル無
線チャネルのチャネルインパルス応答を知ることが特に重要である。この手段に
よってのみ、モバイル無線チャネルを介して伝送される信号が、受信機において
引き続いて行われる評価のために、十分に等化され得る。モバイル無線チャネル
のチャネルインパルス応答が受信機に正確に知られれば知られるほど、より良好
に受信された信号が等化され、評価され得る。
【０００３】 チャネルインパルス応答を推定するために、例えば、ＧＳＭ（広域自動車通信
システム）およびＩＳ−９５規格に従うＱｕａｌｃｏｍｍ ＣＤＭＡ（符号分割
多元接続）のような狭帯域システムでは、最尤法が用いられる。特に、最尤法は
、周波数資源当りのユーザ数が少ない狭帯域システムに適している。
【０００４】 例えば、ＧＳＭシステムでは、２００ｋＨｚの狭帯域の周波数スロットは、常
に、特定の時刻において１人のユーザーのみによって使用される。ユーザーに利
用可能なこの時間スロットの中で、基地局は、ユーザーのモバイル無線受信機に
既知である、試験信号を伝送する。この試験信号を使用して、モバイル無線受信
機は、最尤法に従って、モバイル無線チャネルのチャネルインパルス応答を推定
する。この推定は、効率的な等化のために必要な、モバイル無線チャネルの遅延
パラメータと重み係数との両方を与える。
【０００５】 ＩＳ−９５規格に従うＱｕａｌｃｏｍｍ ＣＤＭＡシステムでは、１．２５Ｍ
Ｈｚの周波数帯域内で、６３人までのユーザが同時に送受信することができる。
そのようなシステムでは、平均で、２０から２５人のユーザが同時に送受信する
。モバイル無線チャネルのチャネルインパルス応答は、別個のパイロットチャネ
ルを介して推定される。このパイロットチャネルは、１．２２８８Ｍｃｈｉｐ／
ｓのチップ速度のそのチャネルの疑似ランダムバイナリ系列特性からなり、チャ
ネル符号化を何ら有しない。
【０００６】 しかしながら、伝送のために利用可能なより大きい帯域幅を有するモバイル無
線システム−特にＣＤＭＡモバイル無線システムでは、モバイル無線受信機での
復号に必要な、予め定められた時間フレームの中のサンプルの数が増加し、その
結果、最尤法に基づく復号方法のための計算の負担が非常に増加してしまう。
【０００７】 例えばＷ−ＣＤＭＡ（広帯域ＣＤＭＡ）のような、広帯域のモバイル無線シス
テムでは、狭帯域システムよりも、同時に送受信するユーザの数がさらに多い。
理論的には、Ｗ−ＣＤＭＡは、５ＭＨｚの周波数帯域内に２５０人以上のユーザ
を許容する。これにより、最尤法のための計算の負担が、さらに増えてしまう。
【０００８】 従って、本発明の根底の目的は、モバイル無線チャネルのチャネルインパルス
応答を推定するための方法および装置の仕様を定めることである。その方法の計
算の必要量は、最尤法の計算の負担よりも少ない。さらに、その方法のコスト負
担によって、達成されるべき伝送品質を判定することが可能であるべきである。
【０００９】 この目的は、請求項１の特徴を有する方法によって達成される。本発明の好適
な実施形態は、従属請求項の主題である。
【００１０】 本発明の方法は、符号分割多元法によって広帯域にわたってアクセスされるモ
バイル無線チャネルのチャネルインパルス応答を推定する方法であって、それを
介して系列が複数のモバイル無線受信機に連続的に伝送される第２のモバイル無
線チャネルが提供され、その系列がその複数のモバイル無線受信機のそれぞれに
既知である方法であって、その方法は、以下のステップを有する。すなわち、 ａ）第２のモバイル無線チャネルを介して伝送された系列によって、モバイル
無線チャネルの遅延パラメータを推定するステップ、 ｂ）ステップａ）で推定された遅延パラメータに従って、モバイル無線受信機
を調節するステップ、および、 ｃ）モバイル無線チャネルの重み係数を推定するステップ、である。
【００１１】 この多段階の方法は、不可欠のステップとして、モバイル無線チャネルの遅延
パラメータを推定するステップを示し、モバイル無線チャネルの重み係数を推定
するステップがそれに続く。モバイル無線チャネルのパラメータの２段階の推定
は、例えば、最尤法よりも少ない計算の負担しか必要としない。さらに、モバイ
ル無線チャネルの重み係数を推定するための計算の負担は、２段階の評価によっ
て達成されるべき伝送品質に相応して適応され得る。
【００１２】 第２のモバイル無線チャネルは、好適には、同期チャネルに対応し、その同期
チャネルを介して伝送される系列は、モバイル無線受信機を同期するために提供
される。その同期チャネルは、符号分割多元法のモバイル無線システムには、常
に存在する。さらに、既知の系列がその同期チャネルを介して伝送される結果、
このチャネルは、遅延パラメータを推定するのに特に適切である。同時に、モバ
イル無線受信機が同期され得る。
【００１３】 ステップａ）におけるモバイル無線チャネルの遅延パラメータの推定は、好適
には、同期チャネルを介して伝送される系列の相関特性を利用する相関法によっ
て、実行される。
【００１４】 特に、伝送される系列は、ゴールド系列に対応する。ゴールド系列は、有利に
、特に良好な相互相関特性を示し、従って、符号分割多元法を使用するモバイル
無線システムに非常に適している。このようなモバイル無線システムでは、技術
的には達成することができないとはいえ、非相関のノイズ系列は、モバイル無線
受信機における最適復号のために利用可能であるべきである。ゴールド系列は、
有利に、これらの非相関のノイズ系列を非常によく近似する。
【００１５】 モバイル無線チャネルの遅延パラメータの推定は、理想的には、モバイル無線
受信機の初期同期の後に実行される。この構成において、モバイル無線受信機が
既に伝送周波数に調整されており、信号をより効率的に受信しているので、推定
の結果は、より正確になり得る。
【００１６】 モバイル無線チャネルの遅延パラメータの推定は、好適には、受信された信号
のうち最も強い信号を評価することによって実行される。この構成において、送
信された信号の周波数ダイバーシティが利用される。伝送される信号は、周波数
ダイバーシティに起因して、モバイル無線チャネルの中のいくつかの伝送パスに
わたって広がるような帯域幅を有する。伝送パスのそれぞれは、異なる伝達関数
を有する。受信された信号のうち最も強い信号のみを考慮することにより、計算
の負担は、全ての受信された信号を考慮した場合と比較して、有利に低減される
。
【００１７】 特に、モバイル無線チャネルの重み係数の推定は、第３のモバイル無線チャネ
ルおよび第４のモバイル無線チャネルを介して伝送されるパイロット系列によっ
て実行される。Ｗ−ＣＤＭＡモバイル無線システムでは、ブロードキャスト制御
チャネル（ＢＣＣＨ）は、第３のモバイル無線チャネルとして使用することがで
き、個別物理チャネル（ＤＰＣＨ）は、第４のモバイル無線チャネルとして使用
することができる。
【００１８】 モバイル無線チャネルの重み係数の推定は、好適には、獲得の期間中に実行さ
れる。この構成において、特に、以前に同期のために使用された拡散スペクトル
符号が使用される。
【００１９】 代替として、モバイル無線チャネルの重み係数の推定は、パイロットインテグ
レーション（Ｐｉｌｏｔ−Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）の方法に従った後に実行さ
れる。さらに、モバイル無線チャネルの重み係数の推定は、位相トラッキングア
ルゴリズムによって実行され得る。
【００２０】 この方法を実行するために、適応フィンガを有するレーク受信機がモバイル無
線受信機に提供される。このレーク受信機は、ステップｃ）において決定された
モバイル無線チャネルの重み係数を介して、調節される。
【００２１】 さらなる利点および可能な用途が、図面とともに例示的な実施形態の以下の説
明から得られる。
【００２２】 コヒーレント帯域幅ＢCよりもずっと大きい帯域幅Ｂを有する伝送信号Ｓ（ｔ
）は、周波数選択モバイル無線チャネルを介してサンプリングされ、伝送される
。受信された信号ｅ（ｔ）は、従って、以下の通りである。
【００２３】
【数１】 周波数ダイバーシティに起因して、伝送信号ｓ（ｔ）は、ｎ個の伝搬パス上に
伝送される。伝送信号のｎ番目の伝搬パス上の伝達関数は、ｈn（ｔ）で与えら
れる。伝搬パスは、１／Ｂの分解能で分離され、その結果、受信された信号ｅ（
ｔ）は、１／Ｂの時間間隔で到着するｎ個の信号成分の系列から構成される。そ
の信号成分のすべては、対応する伝達関数ｈn（ｔ）によって乗算された伝送信
号に対応する。
【００２４】 広帯域信号の周波数ダイバーシティを利用するために、適合したフィルタまた
は相関器と、サンプリングユニットと、検出された信号を出力するしきい値決定
回路とを有するレーク受信機が使用される。この構成において、レーク受信機は
、受信された信号を伝搬パスに従って個々の信号成分に分離し、最も強い信号成
分を組み合わせて評価信号を形成するように意図されている。
【００２５】 図１は、そのようなレーク受信機の例示的な実施形態を示す。
【００２６】 受信された信号１は、どちらの場合も１／Ｂ秒だけ信号を遅延させる第１の遅
延素子２と第２の遅延素子３との直列回路に供給される。
【００２７】 第１および第２の遅延素子２および３のそれぞれの入力信号と、第２の遅延素
子３の出力信号とは、それぞれの場合に、第１のフィルタ構造体１３、１４、１
９、２０および第２のフィルタ構造体１５、１６、２１、２２のそれぞれと、第
３のフィルタ構造体１７、１８、２３、２４のそれぞれにと供給され、フィルタ
リングされる。各フィルタ構造体は、それぞれの場合に、第１のフィルタリング
済み信号成分と、第２のフィルタリング済み信号成分とを出力する。
【００２８】 第１、第２および第３のフィルタ構造体の第１および第２の信号成分は、第１
の加算器２５および第２の加算器２６にそれぞれ供給される。
【００２９】 第１の加算器２５と第２の加算器２６との出力信号は、それぞれの場合に、積
分器２８および２９によってそれぞれ積分され、次いで、減算器２７によってお
互いから減算される。
【００３０】 減算器２７の出力信号は、次いで、サンプラ３０によってサンプリングされ、
実数部計算器３１に供給される。実数部計算器３１は、供給された信号の実数部
を計算し、モバイル無線チャネルを介して伝送された信号を検出するために、実
数部３２をしきい値決定回路に供給する。
【００３１】 第１、第２および第３のフィルタ構造体は同一の構成を有するので、第１のフ
ィルタ構造体の構成のみが以下で説明される。
【００３２】 フィルタリングされるべき信号は、第１の乗算器１３と、第２の乗算器１４と
に供給される。第１の乗算器１３および第２の乗算器１４は、供給された受信信
号１を直交基底パルス（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｅｎ Ｇｒｕｎｄｉｍｐｕｌｓｅ
ｎ）４および５によりそれぞれ乗算する。この直交基底パルス４および５は、バ
イナリパルスを形成するために使用される。その結果、フィルタリングされるべ
き信号から２つの信号成分が形成される。
【００３３】 ２つの信号成分は、次いで、第３の乗算器１９および第４の乗算器２０にそれ
ぞれ供給される。２つの乗算器１９および２０は、供給された信号成分をフィル
タリングされるべき信号の伝搬パスに対応する第１の伝達関数１０によって乗算
する。その第１の伝達関数１０は、チャネルの推定で以前に決定されている。
【００３４】 第２のフィルタ構造体１５、１６、２１および２２でも、供給された信号は、
直交基底パルス６および７によってそれぞれ乗算され、次いで、フィルタリング
されるべき信号の伝搬パスに対応する第２の伝達関数１１によって乗算される。
これは、フィルタリングされるべき信号の伝搬パスに対応する第３の伝達関数１
２によって符号器を乗算する第３のフィルタ構造体１７、１８、２３および２４
に、相応して当てはまる。
【００３５】 受信された信号の個々の信号成分は、受信された信号を複数の直列接続された
遅延素子によって遅延させることにより、受信された信号からマルチパス伝搬に
起因して取り出される。この構成において、受信された信号は、直列接続された
遅延素子の全体を通過した後に、最長の伝搬パスに対応する遅延を示すべきであ
る。直交基底パルスによる引き続く乗算により、「正しい」信号成分、すなわち
、同じ情報を有する信号成分がフィルタリングして取り出される。各信号成分の
伝搬パスに対応する伝達関数ｈn（ｔ）による乗算によって、対応する信号成分
が等化される。レーク受信機の現実的な実施形態では、コストの理由から、受信
された信号の最も強い信号成分のみが処理される。
【００３６】 レーク受信機は、このように、受信された信号からトランスバーサルフィルタ
で、同じ情報を有する信号成分をフィルタリングすることによって、広帯域の受
信された信号の周波数ダイバーシティを利用する。この構成では、レーク受信機
は、モバイル無線チャネルまたは伝搬パスのパラメータ、特に、それぞれパスの
重みおよび伝達関数を知らなければならない。
【００３７】 以下の方法は、パラメータを推定するために使用され、特に、最大のエネルギ
成分を有する伝搬パス、すなわち、伝送されるべき信号を最小に減衰させる伝搬
パスを推定する。
【００３８】 Ｗ−ＣＤＭＡおよびＵＭＴＳモバイル無線システムでは、信号が連続的に送ら
れる同期チャネルが、推定のために使用される。さらに、同期チャネルを介して
送られる信号は、モバイル無線受信機の初期同期に起因して、既知である。
【００３９】 同期チャネルの各スロットまたは時間スロットの始まりにおいて、初期同期に
起因して受信機に既知である、いわゆる「１次同期符号」および「２次同期符号
」が送られる。その符号は、ゴールド系列によって拡散される。
【００４０】 同期チャネルの中のＷ個の伝搬パスのそれぞれは、その固有の伝達関数ｈn（
ｔ）を有しており、ここで、ｎ＝１，２，．．．，Ｗである。各符号の各伝達関
数による乗算と、引き続いて行われる合計は、以下の受信信号を与える。
【００４１】
【数２】 ここで、１＜＝ｉ＜＝Ｌm＋Ｗ−１である。関数ｎiは、伝送の間に発生するチャ
ネル干渉を表す。Ｌmは、符号のチップ数を指定し、これは通常２５６である。
【００４２】 相関をとることにより、
【００４３】
【数３】 となり、ここで、ｊ＝１，２，．．．．１２８であり、ｚjは、伝達関数ｈjの推
定を妨げる残差項である。残差項ｚjは、特に、符号の相関特性に依存する。ゴ
ールド系列またはゴールド符号は、特に良好な相互相関特性を有しているので、
残差項は、特にこれらの符号では無視し得る程度に小さくなり、その結果、伝達
関数ｈjは、上記の式からよく推定され得る。この推定は、相関を伴うタウ推定
とも呼ばれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 広帯域モバイル無線信号を受信し、復号し、本発明に従う方法を実行するレー
ク受信機の例示的な実施形態を示す図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１３年７月４日（２００１．７．４）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】 例えばＷ−ＣＤＭＡ（広帯域ＣＤＭＡ）のような、広帯域のモバイル無線シス
テムでは、狭帯域システムよりも、同時に送受信するユーザの数がさらに多い。
理論的には、Ｗ−ＣＤＭＡは、５ＭＨｚの周波数帯域内に２５０人以上のユーザ
を許容する。これにより、最尤法のための計算の負担が、さらに増えてしまう。 最も近い従来技術を示す欧州特許出願ＥＰ ０ ８７６ ００２には、チャネ
ル推定の方法が記載されている。この方法では、遅延パラメータがパイロット系
列とによって推定され、レークフィンガがそのようにして決定された遅延時間に
従って調節される。チャネルパラメータまたは重みパラメータの決定について、
この文献には、これらがパイロットシンボルから計算されることが示されている
。 欧州特許出願ＥＰ ０ ７０４ ９８７ Ａ２に記載される方法では、基地局
の予め定められたＰＮオフセット、すなわちシステム時刻と基地局によるパイロ
ット信号の発信時刻との間の時間差が、同期チャネルを介して伝送される同期系
列を評価することによって、受信機において決定される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】 本発明の根底の目的は、モバイル無線チャネルのチャネルインパルス応答を推
定するための方法の仕様を定めることである。その方法の計算の必要量は、最尤
法の計算の負担よりも少ない。さらに、その方法のコスト負担によって、達成さ
れるべき伝送品質を判定することが可能であるべきである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】 本発明の方法は、符号分割多元法によって広帯域にわたってアクセスされるモ
バイル無線チャネルのチャネルインパルス応答を推定する方法であって、モバイ
ル無線受信機を同期するための系列が連続的に複数のモバイル無線受信機に第２
のモバイル無線チャネルを介して伝送され、その系列は、その複数のモバイル無
線受信機のそれぞれに既知であり、その方法は、以下のステップを有する。すな
わち、 ａ）マルチパス伝搬によって引き起こされるそのモバイル無線チャネルの遅延
パラメータを推定するステップと、 ｂ）ステップａ）で推定されたその遅延パラメータに従ってそのモバイル無線
受信機を調節するステップと、 ｃ）そのモバイル無線チャネルの重み係数を推定するステップとである。この
方法では、そのモバイル無線チャネルのその遅延パラメータは、ステップａ）に
おいて同期チャネルを介して伝送された系列によって推定される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】 本発明に従って遅延時間を推定するために使用される同期チャネルは、符号分
割多元法のモバイル無線システムには、常に存在する。既知の系列がその同期チ
ャネルを介して伝送されるので、このチャネルは、遅延パラメータを推定するの
に適切である。同時に、モバイル無線受信機が同期され得る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 プレヒンガー， ヨルク ドイツ国 デー−80469 ミュンヘン， ヴェスターミュールシュトラーセ 16 (72)発明者 シュミット， ペーター ドイツ国 デー−67167 エアポルツハイ ム， バーンホーフシュトラーセ 32 (72)発明者 シュナイダー， ミヒャエル ドイツ国 デー−81541 ミュンヘン， ザンクト−マルティン−シュトラーセ 44 アー (72)発明者 ケッラ， チデヤ ドイツ国 デー−80337 ミュンヘン， トゥンブリンガーシュトラーセ 54／42 Ｆターム(参考） 5K022 EE02 EE21 EE36 5K046 AA05 EE06 EE42 EE55 EE56 EE57 EF11

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 符号分割多元法によって広帯域にわたってアクセスされるモ
    バイル無線チャネルのチャネルインパルス応答を推定する方法であって、モバイ
    ル無線受信機を同期するための系列が連続的に複数のモバイル無線受信機に同期
    チャネルである第２のモバイル無線チャネルを介して伝送され、該系列は、該複
    数のモバイル無線受信機のそれぞれに既知であり、該方法は、 ａ）マルチパス伝搬によって引き起こされる該モバイル無線チャネルの遅延パ
    ラメータを推定するステップと、 ｂ）ステップａ）で推定された該遅延パラメータに従って該モバイル無線受信
    機を調節するステップと、 ｃ）該モバイル無線チャネルの重み係数を推定するステップと を包含し、 該モバイル無線チャネルの該遅延パラメータは、ステップａ）において該同期
    チャネルを介して伝送された該系列によって推定されることを特徴とする、方法
    。
  2. 【請求項２】 ステップａ）における前記モバイル無線チャネルの前記遅延
    パラメータを推定するステップは、相関法によって実行されることを特徴とする
    、請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記伝送された系列は、ゴールド系列に対応することを特徴
    とする、請求項１または２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記モバイル無線チャネルの前記遅延パラメータを推定する
    ステップは、モバイル無線受信機の初期同期の後に実行されることを特徴とする
    、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記モバイル無線チャネルの前記遅延パラメータを推定する
    ステップは、受信された信号の最も強い信号を評価することによって実行される
    ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記モバイル無線チャネルの前記重み係数を推定するステッ
    プは、第３のモバイル無線チャネルおよび第４のモバイル無線チャネルを介して
    伝送されたパイロット系列によって実行されることを特徴とする、請求項１〜５
    のいずれかに記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記モバイル無線チャネルの前記重み係数を推定するステッ
    プは、獲得の期間中に実行されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに
    記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記モバイル無線チャネルの前記重み係数を獲得の期間中に
    推定するために、以前に同期のために使用された拡散スペクトル符号が使用され
    ることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記モバイル無線チャネルの前記重み係数を推定するステッ
    プは、パイロットインテグレーション法の後に実行されることを特徴とする、請
    求項６〜８のいずれかに記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記モバイル無線チャネルの前記重み係数を推定するステ
    ップは、位相トラッキングアルゴリズムによって実行されることを特徴とする、
    請求項６〜８のいずれかに記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記方法を実行するために、適応フィンガを有するレーク
    受信機がモバイル無線受信機に提供され、該レーク受信機は、ステップｃ）で決
    定された状態の前記モバイル無線チャネルの前記重み係数を介して調節されるこ
    とを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
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