JP2003520463A - パイロット補助されたコヒーレントな復号によって、ターボ符号化された信号を復調するシステム及び方法 - Google Patents
パイロット補助されたコヒーレントな復号によって、ターボ符号化された信号を復調するシステム及び方法Info
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Abstract
Description
ーレントな復号を用いた受信器において、ログ尤度比(log-likelihood ratio)
を計算して、最適な復号を計算するためのシステム及び方法に関する。
つ又はそれ以上の基地局と通信をすることで特徴づけられる。各トランシーバは
、送信器及び受信器を含む。
より受信され、RF部において中間周波数(IF)にダウンコンバートされる。
信号処理回路は、ノイズを濾波し、信号の大きさをアナログ自動利得コントロー
ル回路(AGC)によって調整する。次に、IF部は、ダウンコンバートされた
信号をベースバンドに混ぜて、アナログ信号をディジタル信号に変換する。次い
で、このディジタル信号は、ベースバンドプロセッサに入力され、ここでさらに
信号処理が行われ、音声またはデータが出力される。
この入力をアナログ信号に変換する。この信号は、次いで、IF段階により、濾
波され、中間周波数にアップコンバートされる。送信信号の利得が調整され、I
F信号は無線送信のための準備において、RFにアップコンバートされる。
動局と、の間のチャネルの情報伝達容量を増加させるアプローチの1つは、信号
対混信比(signal to interference ratio(SIR))を増加させることである
。このSIRは、受信された情報ビット当たりのエネルギーと、受信された信号
の混信密度との比率として、しばしば表現される。システム容量を増加するため
に、移動局及び基地局内の受信器は、低い信号対混信比(SIR)で効率的に動
作しなければならないか、または、チャネルのSIRを増加させなければならな
い。SIRを増加させるために、送信信号の出力はしばしば増加させられる。こ
のことは、コストがかかり、他の移動局への混信を増加させる。混信が増加する
ことは、多くの応用用途において実用的ではない。または、特別な符号化方法が
、しばしば用いられ、これにより要求されるSIRを減少させる。
なる。雑音が多い環境下で送信された通信信号に冗長さを計画的に付加すること
により、雑音の多いチャネルによりもたらされる誤りを所望のレベルまで低下す
る。1948年にシャノンにより示されたように、通信信号の情報レートがチャ
ネル容量以下の場合、情報レートが低下することなく所望の雑音レベルを得られ
る。雑音の多い環境において冗長さが採用されないと、誤り無しの動作を達成す
ることは、大変難しく、または不可能である。
の間発生する雑音及び混信に関連した誤りを制御することが行われる。近時の、
高信頼性のディジタル通信システムを設計するに際し、符号化は重要である。
は、符号分割多元接続(CDMA)無線通信システムにおいて、特に重要である
。この通信システムでは、他の使用者からのチャネル間混信及びローリーフェー
ド(Raleigh-faded)された信号環境は一般的である。ローリーフェ−ディング
は、基地局が動くことによる受信信号の周波数が偏移することにより発生する。
チャネル間混信は、CDMA通信システムが複数のシステム使用者を維持してい
る場合に発生し、新たな使用者が加わることにより、チャネル間混信は増加する
。チャネル間混信は、付加白色ガウス雑音(AWGN)等のチャネル雑音の他の
形態より一般的に大きい。
は、ローリー分配(Raleigh distribution)に従って上下する。この出力は、一
般的に、10dBから50dBのダイナミックレンジにて上下する。フェ−ディ
ングの継続時間は、基地局の速度の関数である。すなわち、携帯電話、基地局に
割り当てられた周波数チャネル、その他の信号環境による。移動ユニットの速度
が増加するに連れ、フェ−ディングの継続期間は減少し、より短い誤りバースト
へとつながる。移動ユニットの速度が減少するに連れ、フェ−ディングの継続期
間は増加し、より長い誤りバーストにつながる。
改善するために、信号符号器に続くインタリーバが多く用いられる。インタリー
バは、符号器から出力された符号語を、複数の任意の符号語の独立したビットが
相互に分離し、異なる時刻に送信されるように拡散する。その結果、ある符号の
独立ビットは、独立してフェーディングにさらされ、誤りバーストにより影響さ
れたビットは幾つかの符号語に属する。受信器において、受信信号サンプルは、
復号に先立ち、デインタリーバされる。このように、元の誤り訂正符号によって
データを回復できるように、誤りバーストの効果がメッセージ上で拡散される。
インタリーバの幾つかのタイプが存在し、これには、対角(diagonal)畳み込み
、インターブロック、ブロックインタリーバが含まれる。
の符号インタリーバにより分離されている。ターボ符号器及び復号器を用いて、
誤り制御を改善したり、必要なSIRを減少させたりすることが行われる。ター
ボ符号は、比較的効率的なインタラティブな(interative)アルゴリズムにより
しばしば復号されて、これにより、シャノンの限界に迫る信号対雑音比(SNR
)における低い誤り率が実現する。ターボ符号、符号インタリーバ、及びデイン
タリーバの主要部は、成分符号符号器と復号器との間にそれぞれ挿入されなけれ
ばならない。ターボ符号の性能は、符号インタリーバの長さ及び構造により決ま
る。擬似ランダム構造を有するインタリーバを用いることにより、性能の高いタ
ーボ符号を実現できる。
て復号器の性能を最大にする。LLRは、復号器により用いられる確率の計量で
あり、これにより、任意のシンボルが特定の任意の信号をうけて送信されたか否
かが決定される。LLRに際し、チャネル係数の正確な概算が要求される。この
チャネル係数は、チャネルにより送信された信号に対する複素スケール係数を測
定することである。正確なLLR値は、LLR入力が一般的に、非線形動作の対
象となる復号化の応用形態において特に重要である。非線形動作により、LLR
値の不正確さは増し、その復号器の性能は結果許容できない結果となる。
決しておらず、この結果、準最適な検出及び複合となっている。ターボ符号を用
いた従来の受信器システムは、チャネル係数が正確にわかっている場合のみ、最
適な複合を実現できる。しかしながら、実際、チャネル係数はほとんど正確に知
られておらず、チャネルの概算のみが利用可能である。
れるチャネル係数の概算を得るために、参照信号(すなわち、パイロット信号)
がデータ信号と共に送信される。パイロット信号は、チャネル上で送信器から受
信器に送信される所定のシーケンス(典型的には、一定の信号)である。
共通パイロット信号と共に異なるデータ信号を送信する。移動局は、パイロット
信号を用いてチャネル概算の位相及び大きさを確立する。このチャネル概算は、
関連されたデータ信号をコヒーレントに検出するために必要不可欠である。基地
局はまた、トラフィックデータ信号と共にパイロット信号を送信する。移動局の
パイロット信号は基地局により利用されて、この結果、上記したのと同様の方法
でコヒーレントに復調される。
する方法は、パイロット補助されたコヒーレントな復調と呼ばれる。効果的にコ
ヒーレントな検出を行うために、パイロット補助されたコヒーレントなCDMA
通信システムは、受信したパイロット信号から正確なチャネル概算を生成しなけ
ればならない。
響する。受信器は、既知のパイロット信号及び受信したパイロット信号に基づい
てチャネル係数の概算を生成し、これに応じたチャネル係数の概算を生成する。
チャネル係数の概算は、LLR値を計算するために用いられる。しかしながら、
チャネル概算には誤り因子が含まれている。チャネルが高速で、深いフェ−ディ
ングにより特徴付けられている場合、誤り因子はとても許容されなくなる。この
結果による不正確さは、ターボ符合を用いた通信システムに対し、特に問題であ
る。このLLRにおける不正確さにより、性能が大きく低下する結果となる。
る。残念ながら、これらの回路及び方法は、一般にチャネルの概算が不確かであ
ることを考慮に入れていない。チャネルは、深く、速いローリーフェ−ディング
にさらされ、この結果、チャネル概算に基づいたログ尤度比が準最適であるため
、チャネル概算は誤りが多く、復号性能は陳腐となる。
ムにおいて、受信信号を復号する最適な方法が要求されている。チャネルの概算
における不正確さを考慮に入れつつ、ログ尤度比を正確に計算する効率的なシス
テムに対する要求もある。
復号するための効率的な遠距離通信受信器システムにより従来の要求が満たされ
る。実例的な実施形態において、本発明による受信器システムは、無線符号分割
多元接続(CDMA)通信システムと共に使用されるように適合され、混合信号
を受信し、受信した混合信号からパイロット信号及びデータ信号を抽出するため
の第1回路を含む。第2回路は、パイロット信号及び/又はデータ信号に基づい
て、チャネル概算の機能としての仮のログ尤度比を計算する。第3回路は、仮の
ログ尤度比を所定のログ尤度比スケール係数によりスケールし、これに応じた正
確なログ尤度値を供給する。第4回路は、正確なログ尤度値及びデータ信号に基
づいて受信した混合信号を復号する。
ットサンプル及びサンプルを具備する。第3回路は、データ及びパイロット信号
に一部基づいて第1信号対混信比及び第2信号対混信比を計算するための搬送波
信号対混信比回路を含む。第1信号対混信比はデータサンプルに基づいており、
第2信号対混信比はパイロットサンプルに基づいている。第1信号対雑音比及び
第2信号対雑音比は、第3回路内に含まれるスケール係数計算回路に入力を供給
する。
信号を逆拡散し、これに応じた逆拡散された信号を供給するための逆拡散器を含
む。逆拡散関数は擬似雑音シーケンス又はウォルシュ関数である。第1回路は、
逆拡散信号からのパイロット信号及びデータ信号を抽出する逆カバー回路をさら
に含む。第3回路はパイロット信号及びデータ信号に基づいて主要な搬送波信号
対混信比を計算するための手段を含み、データ信号及びデータ信号から引き出さ
れたエネルギー信号に基づいて雑音平方偏差を計算するためのデータ雑音平方偏
差概算回路を含む。第3回路はデータ信号の平方偏差及びエネルギー信号の絶対
値の機能として主要な搬送波信号対混信比を計算するための除算回路を含み、主
要な信号対雑音比に基づいて、第1信号対混信比及び第2信号混信比をそれぞれ
計算するためのデータサンプル信号対雑音比回路及びチャネル概算信号対雑音比
回路含む。
号をチャネル概算として供給するためのローパスフィルタを含む。第2回路は、
データ信号をチャネル概算の複素共役により選択的に乗算し、これに応じた重み
づけされた信号を供給するための第1乗算器を含む。第2回路は、重みづけされ
た信号の実部を所定の定数係数によりスケールし、これに応じた仮のログ尤度比
を生成するためのスケール回路を含む。第3回路は、仮のログ尤度比を所定のス
ケール係数により乗算し、これに応じた正確なログ尤度値を供給する付加的な乗
算器を含む。第2回路は、減少された混信成分を有する濾波されたパイロット信
号を供給するためのフィルタと、濾波されたパイロット信号の複素共役を出力と
して供給するための複素共役回路と、を有する。
所定の定数係数によりスケールされてこれに応じた大まかなログ尤度比を生成す
る乗算回路を含む。この大まかなログ尤度比は、上式に従って計算される付加的
なスケール係数によりさらにスケールされて正確なログ尤度値が生成される。
号とパイロット信号を最適に結合し、これに応じた最適に結合された信号を第3
回路に供給する。第3回路は、最適に結合された信号を所定のログ尤度比スケー
ル係数により乗算して正確なログ尤度値を生成する。
たログ尤度値は、畳み込み符号器又はターボ符号器により用いられる全てのパス
からの対応するログ尤度値を加えることにより生成される。
計算回路を含む。搬送波信号対混信比計算回路は、受信した混合信号の混信成分
を概算するための手段を含む。搬送波信号対混信比計算回路は、所望の信号成分
及び混信及び/又は雑音成分を有する混合信号を受信するための第1部と、受信
した信号からの所望の信号成分の概算を抽出するための信号抽出回路と、所望の
信号成分及び混合信号に基づいて正確な雑音及び/又は混信値を供給するための
雑音概算回路と、を含む。
制御メセージを生成し、レート及び/又は出力制御メッセージを効率的な受信器
システムと通信する外部トランシーバに送信するための手段をさらに含む。
ール係数を用いることにより促進される。この唯一のスケール係数は、パイロッ
ト信号に基づいてチャネルの特性を概算する際の固有の誤りを解決する。パイロ
ット信号の概算における不確かさを解決することにより、本発明は最適なログ尤
度値を供給する。このことは、ターボ復号及び符号化を用いた通信システムの性
能を大幅に向上させる。さらに、唯一の搬送波信号対混信比計算回路は、受信信
号の雑音及び混信成分を正確に概算することにより可能な、さらに正確な搬送波
信号対混信比を提供する。
が、本発明は、これに限定されないことは理解される必要がある。当業者であっ
て、且つここに提供される技術を利用できる者は、本発明及び本発明が大変有用
な付加分野の範疇において、付加的な改良、応用形態、実施形態、及びを認識す
るであろう。
送信器10の図である。明確にするため、タイミング回路、フィルタ、及び増幅
器等の、送信器の種々の細かい点が図より割愛されている。割愛されている回路
は、当業者によれば、容易に構成される。
タ12内部のベースバンドプロセッサ(図示せぬ)によって実行される送信器ソ
フトウェアを含む。コンピュータ12は、ターボ符号器14及び時間分割結合器
16と接続される。ターボ符号器は、チャネルインタリーバ18に接続され、チ
ャネルインタリーバ18は第1乗算器20の第1入力に接続される。第1ウォル
シュ関数生成器22は第1乗算器20の第2入力に接続される。第1乗算器20
の出力は結合器24の第1入力に接続される。
器26の第2入力は第2ウォルシュ関数生成器28に接続される。第2乗算器2
6の出力は結合器24の第2入力に接続される。結合器24の出力は、直交擬似
雑音シーケンス(PN)拡散器30に接続される。PN拡散器の出力は変調器3
2に接続され、変調器32はアンテナ34に接続される。
ータ12からターボ符号器14に送られる。ターボ符号器14はデータ信号を符
号化する。ターボ符号器14は、標準のターボ符号器であり、ターボ符号化の公
知の方法及び原理に従って動作する。
シュ符号化、擬似雑音(PN)拡散、変調をする準備のため、チャネルインタリ
ーバ18によりインタリーブされる。チャネルインタリーバ18は、ブロックイ
ンタリーバ等の一般的なインタリーバによって実現することができる。
6に供給する。このパイロット信号はこの特定の実施形態においては一定値1に
等しい。制御信号は対応する受信器に送信する(後に、より完全に記載)ための
レート制御又は出力制御情報を含む。この結果、出力及び/または符合レート制
御を促進し、通信システムの効率及びスループットを最大にする。
ロット信号に混合させる。結合された信号は、第2乗算器26に入力され、ここ
で第2ウォルシュ関数生成器28によって供給される所定のウォルシュ関数によ
り乗算される。同様に、チャネルインタリーバ18から出力されたインタリーブ
されたデータ信号は、第1乗算器20に供給され、ここで第1ウォルシュ関数生
成器22により供給される所定の他のウォルシュ関数により乗算される。
、は結合器24によって結合され、PN拡散器30により拡散され、続いて、ア
ンテナ34によってチャネル上で送信する準備のため変調器32により変調され
且つ無線周波数に変換される。
号、及び制御信号を有する混合信号である。一旦チャネル上で送信されると、こ
の混合信号はマルチパスフェ−ディング及びチャネル混信にさらされる。このマ
ルチパスフェージング及びチャネル混信は、効率的に検出され、送信された信号
を受信する受信システムによって補償されなければならない。
器28により供給されるウォルシュ関数は、本発明の範疇から逸脱することなく
擬似雑音関数生成器、又はウォルシュ関数生成器と擬似雑音関数生成器との組合
せにより置換できることは、理解されるであろう。加えて、送信器10は基地局
及び/または移動局において実現されてもよい。
同じ意味である。
0の図である。送信器40は、受信アンテナ42を含み、この受信アンテナ42
は復調回路44に接続される。復調回路44は、自動利得制御回路46に接続さ
れ、この自動利得制御回路45はアナログ−ディジタル変換器(ADC)48に
接続される。ADC48は第1受信器乗算器50の入力に接続される。ADC4
8の出力はディジタルサンプルを表す。ADC48の出力は、後により完全に記
載されるように、入力としてC/I概算及びLLR計算回路に供給される。
れる。第1受信器乗算器50の出力は、第2受信器乗算器54の入力及び第3受
信器乗算器56に並列に接続される。第1受信器ウォルシュ生成回路58及び第
2受信器ウォルシュ生成回路60は、第2受信器乗算器54及び第3受信器乗算
器56にそれぞれ入力を供給する。第2受信器乗算器54及び第3受信器乗算器
56の出力は、第1累算器62及び第2累算器64の入力にそれぞれ接続される
。第1累算器62の出力はサンプル分離器及び逆拡散器に接続される。サンプル
分離器及び逆拡散器は、後に完全に記載されるように、搬送波信号対混信比(C
/I)概算回路及びログ尤度比(LLR)計算回路に出力を供給する。
信号は、受信器40のアンテナ42により受信される。受信されたRF信号は、
復調器44によって中間周波数に変換され、続いてベースバンド信号に変換され
る。ベースバンド信号の利得は、自動利得制御回路46によって調整され、続い
てアナログ・ディジタル変換器(ADC)48によってディジタル信号に変換さ
れる。続いて、ベースバンド信号はPNシーケンスにより乗算される。このPN
シーケンスは、PNシーケンス生成器52及び第1受信器乗算器50によってP
N拡散器内に設けられたPNシーケンスと関連づけられている。この特定の実施
形態においてPNシーケンス及びその逆は同じである。これは、(GF2)の2
値動作において、1の逆は1であり、0の逆は0だからである。
は、2つの分離されたパスへと分割される。1つのパスにおいて、第2受信器乗
算器54は、一部拡散されたシーケンスを、第1受信器ウォルシュ関数生成器5
8により供給されたウォルシュ関数により乗算する。供給されたウォルシュ関数
は図1のウォルシュ関数生成器22により供給されたウォルシュ関数を関連づけ
られている。この結果たる逆拡散された信号サンプルは、第1累算器62に供給
され、ここで所定数のサンプルに累算される。累算された逆拡散されたデータサ
ンプルはサンプル分離器66に供給される。サンプル分離器66は、逆拡散信号
から抽出された制御信号及びパイロット信号を、後により完全に記載するように
C/I概算回路及びLLR回路に出力する。
第2累算器64により累算される。この累算器64は、データ信号サンプルから
なるデータ信号を、後により完全に記載するようにC/I概算回路及びLLR回
路に出力する。
PSK(QPSK)変調及び復調方法とともに使用するように適合されている。
しかしながら、当業者は、本発明の範疇から逸脱することなく他の変調及び不調
方法を採用しても良いことを理解するであろう。
送信器70の図である。TDM受信器70は、図1の時間分割結合器16、乗算
器20及び26、ウォルシュ関数生成器22及び28、加算器24、が時間分割
結合器72により置換されていることを除いて、図1のCDM送信器10と同様
である。
乗算器54及び56、ウォルシュ関数生成器58及び60、累算器62及び64
、サンプル分離器66、が累算器82及びTDMサンプル分離器84により置換
されていることを除いて、図2のCDM受信器40と同様である。累算器82は
、乗算器50からのディジタルな拡散されたサンプルを受信し、サンプルを累算
し、続いて、TDMサンプル分離器に累算されたサンプルを供給する。TDMサ
ンプル生成器84は、データサンプル、及び制御信号を、累算され、拡散された
ディジタル信号から抽出する。ADC48から出力されたデータサンプル、パイ
ロットサンプル、制御サンプル、及びディジタルサンプルは、後に完全に記載さ
れるようにC/I概算およびLLR回路に供給される。
ための回路90の図である。この回路は、それぞれ図2及び図4の順方向リンク
及び受信器40及び80と共に使用されるよう適合されている。この回路90は
、搬送波信号対混信(C/I)計算回路92、ローパスフィルタ94及びLLR
回路96を含む。
ンプルを入力として受信する。付加チャネル概算入力は、ローパスフィルタ94
の出力によって供給される。ローパスフィルタは、パイロット信号フィルタであ
り、パイロットサンプルを受信し、パイロットサンプルを濾波し、これらに応じ
てC/I計算回路92にチャネル概算を供給する。C/I計算回路92は、図2
又は図4の受信器からのデータサンプル、パイロットサンプル、及び制御サンプ
ルを受信したこと、及びローパスフィルタ94からのチャネル概算を受信したこ
とに応じて、C/I比をLLR回路96に出力する。
から抽出された情報、及びこれらの組合せに基づいてC/I比を計算するように
してもよい。C/I比がデータサンプル及びパイロットサンプルに基づいて計算
される場合、C/I計算回路92は、データサンプルに基づいた概算とパイロッ
トサンプルに基づいた概算とを以下の等式に従って結合する。
ても良いし、されなくても良い。当業者は、本発明の範疇から逸脱することなく
制御サンプルを省くことが可能であることを理解するであろう。この特定の実施
形態においては、制御サンプルがC/I概算回路により用いられる場合、これら
はデータシンボルと同様な、付加的な1組のサンプルを表す。
サンプル、及び制御サンプルを結合された信号としてC/I計算回路に供給して
も良いことは理解するであろう。加えて、制御サンプルは省されても構わない。
スフィルタ94の出力に接続された共役回路103から出力されたチャネル概算
の共役複素を受信し、入力としてデータサンプルを受信する。乗算器104の出
力の実部は、実部抽出回路105により計算され、この実部抽出回路105の出
力は、データサンプルに対応するデータビットのスケール化されたLLR概算の
近似である。実部抽出回路105の出力は、スケール回路106に接続される。
このスケーリング回路106は、所定の一定な係数により実部抽出回路105の
出力をスケールし、これらに対応してLLR値の近似を出力として供給する。所
定の一定の係数は、使用形態に応じて特定されたものであり、任意の用途での要
求を満たすように当業者により容易に決定される。
R乗算器110の他の入力は正確なスケール係数計算回路102の出力に接続さ
れる。LLR乗算器110の出力は、データサンプルに対応した正確なLLR値
を表す。このデータサンプルに対応した正確なLLR値は、ターボ復号器に供給
され、これにより、後により完全に記載するようにデータサンプルの復号が促進
される。
数により乗算することにより、C/I計算回路92から供給されたC/I比に基
づいてデータサンプルSIRを計算する。スケール係数は、使用形態に応じて特
定されたものであり、任意の用途での要求を満たすように当業者により容易に決
定される。結果たるデータサンプルSIRは、以下の等式により記載される。
に基づいて、受信したSIRを所定のスケール係数により乗算することによりチ
ャネル概算SIRを計算する。この所定のスケール係数は、使用形態に応じて特
定されたものであり、任意の用途での要求を満たすように当業者により容易に決
定される。チャネル概算SIRは、以下の等式により記載される。
供給されたデータサンプルSIR、及びチャネル概算SIR回路100により供
給されたチャネル概算SIRに基づいて、以下の等式に従って正確なLLRスケ
ール係数を計算する。
により定義される。
益をデータサンプルにより乗算する。この結果は実部抽出回路105に送られる
。この実部抽出回路105は、生成物の実部を取り出し、生成物の実部をスケー
ル回路106によって所定の一定の係数によりスケールする。これにより、LL
R値の近似が得られる。LLR概算の近似は、LLR乗算器110に入力される
。
たLLR比を表す。しかしながら、ターボ符号化された信号を復号するのに用い
られた場合、準最適な結果をもたらす。
器110によって、正確なスケール係数計算回路102により供給され且つ上記
した等式(5)により記載された正確なスケール係数により、スケールされる。
ターボ符号器によって、後により完全に記載するように、符号化された信号を効
率的に復号することが促進される。
C/I概算回路120は、図5のC/I計算回路92に対応する。C/I概算回
路120は、順方向リンクと共に使用されるように適合されている。この実施態
様において、C/I概算回路120は、乗算器50と置換が可能なPN逆拡散器
122、PNシーケンス生成器52、及び図4の受信器80の累算器82、を含
む。M系列ウォルシュ逆カバー(decover)回路124は図4のTDMサンプル
分離器84と置換されている。
、M系列ウォルシュ逆カバー回路124、受信信号総エネルギー(Io)計算回
路126、第1定数回路136、パイロットフィルタ128、減算器132、第
1増幅器134、パイロットエネルギー計算回路138、照合(look-up)表1
40、第2乗算器142、及びC/I累算回路144を含む。C/I概算回路1
20において、PN逆拡散122は、図4又は図5のADC48から出力された
ディジタルな同相(I)及び直交(Q)信号を受信する。PN逆拡散器122は
、M系列ウォルシュ逆カバー回路124及びIo計算回路126に、並列に入力
を供給する。M系列ウォルシュ逆カバー回路124は、パイロットフィルタ12
8及びパス重みづけ及び結合回路158内の定数分割回路130に入力を供給す
る。
算回路132の負端子は第1乗算器134の出力端子に接続される。第1乗算器
134の第1入力は第1定数回路136の出力に接続される。第1乗算器134
の第2入力はパイロットエネルギー計算回路138の出力に接続される。パイロ
ットフィルタ128は、パイロットエネルギー計算回路138に入力を供給する
。
出力は、第2乗算器142の第1入力及びパス重みづけ及び結合回路158内の
第3乗算器146の第1入力に供給される。第2乗算器142の第2入力は第1
乗算器134の出力に接続される。第2乗算器142の出力は、C/I累算回路
144に接続され、C/I累算器の出力はLLR回路96に入力を供給する。
48、第3乗算器146、定数分割回路130、複素共役回路152、第5乗算
器154、及びパス累算回路156を含む。パス重みづけ及び結合回路158に
おいて、第4乗算器148の第1端子はパイロットフィルタ128の出力に接続
される。このパイロットフィルタ128はC/I概算回路120内のパイロット
エネルギー計算回路138の入力に接続される。第4乗算器148の第2端子は
第2定数生成器150に接続される。第4乗算器148の出力は第3乗算器14
6の第2入力に接続される。第3乗算器146の出力は複素共益回路152に入
力を供給する。複素共益回路152の出力は第5乗算器154の第1入力に接続
される。定数分割回路130の出力は第5乗算器154の第2入力に接続される
。第5乗算器154の出力はパス累算回路156の入力に接続される。パス累算
回路156の出力はLLR回路96の第2入力に接続される。LLR回路の出力
は復号器(図1の48を参照)の入力に接続される。
ガ(finger)、すなわちL個の独立パス(l)を逆拡散する。PN逆拡散器12
2は、チャネル上での送信に先立ちI及びQ信号を拡散するために用いられた擬
似雑音シーケンスの逆を用いて、I及びQ信号を逆拡散する。PN逆拡散器12
2の構成及び動作は周知である。
態において64である。・は、PN逆拡散器122から出力された、逆拡散され
た受信信号を表す。
拡散される前に、Ioを計算しても構わないことを理解するであろう。例えば、
Io計算回路126は、PN逆拡散器122から供給された入力の代わりに、図
2及び図4のADC48から受信したI及びQ信号から直接入力を受信してもよ
い。この場合、Ioと同等の概算が、Io計算回路126の出力において供給さ
れる。
を逆カバーし、パイロット信号を逆カバーする。逆カバーされた直交データ信号
及びパイロット信号は、データチャネル及びパイロットチャネルと呼ばれる。こ
の特定の実施形態において、直交データ信号は、1つのデータチャネルsに対応
し、このチャネルsは以下の等式により表される。
れているが、本発明は、当業者により他の形式の符号と共に用いられるように適
合されてもよい。
ィルタ128はローパスフィルタとして機能する平均フィルタである。このパイ
ロットフィルタ128は、パイロットチャネルから高周波数雑音及び混信成分を
除去する。パイロットフィルタ128の出力は、以下の等式により表される。
ー計算回路138により計算される。この概算されたエネルギーは、等式(8)
により表される、濾波されたパイロットチャネルpの複素振幅の2乗である。濾
波されたパイロットチャネルpの複素振幅の2乗は、以下の等式にて記載される
所定のスケール係数cにより乗算される。
び混信成分がより少ないIoと同等である。Epは、パイロットチップのエネル
ギーである。スケール係数cは多くの無線通信システムにおいて公知な順方向リ
ンク定数である。
パスに累算される。累算されたC/I値は、次に、LLR回路96及びレート/
出力要求生成回路(図示せぬ)に供給される。レート/出力要求生成回路の構成
は公知である。
パイロット信号を第2定数生成回路150により供給された定数kにより乗算す
る。定数kは、以下の等式に従って計算される。
ルギーであり、Mは、上述したようにチップ当たりのウォルシュシンボル数であ
る。EsのEpに対するレートは、しばしば知られており、逆方向リンク及び順
方向リンク送信にあわせて決定されてもよい。
分と関連付けされた混信エネルギーNt,lの逆数により乗算される。混信エネ
ルギーNt,lは、混信及び雑音成分の両方を含む。複素共役回路152は、次
いで、第3乗算器146の出力の共役を計算する。この共益は、最大比パス結合
重みを表す。次に、最大比パス結合重みは、第5乗算器154によって、分離回
路130から出力された対応するデータシンボルにより乗算される。データシン
ボルdは、以下の等式により表される。
この重み付けされたデータ信号は、パス結合回路156によって、信号を具備す
るL個のパスに累算される。この結果たる最適に結合されたデータ信号は、LL
R回路96に供給される。このLLR回路96は、復号器(図5に示されており
、後により完全に記載する)への最適なソフト復号入力の計算を促進する。
。1つでない場合、データ、パイロット、及び制御サンプルは、それぞれ異なる
アンテナからの複数の平行データストリームとして解釈されねばならない。
供給される定数c及びkは、本発明の範疇から逸脱することなく、等式(3),
(6)により表される定数または変数以外であってよいことを理解するであろう
。
共に使用されるよう適合された付随するトランシーバ回路172、の図を示して
いる。LLR回路170は、複素共役回路174を含む。この複素共役回路17
4の出力は、第1乗算器176の入力に接続される。第1乗算器176の出力は
、実部抽出回路105の入力に接続される。この実部抽出回路105は第2乗算
器の第1入力に出力を供給する。第2乗算器178の第2入力は一定係数回路1
88の出力に接続される。第2乗算器178の出力は、LLR生成器179の入
力に接続され、おおまかにスケールされたLLR値を表す。LLR生成器179
の出力は、ターボ復号器180の入力に接続される。ターボ復号器180は、図
2の受信器40または図3の受信器80のような受信器に接続された、データ又
はスピーチ生成ユニットに復号されたデータビットを供給する。データ又はスピ
ーチ処理ユニットは、w無線電話機(図示せぬ)又は他の機器又はコンピュータ
アプリケーション(図示せぬ)に出力を供給する。
生成器179に供給される。パイロットサンプルは、また、ローパスフィルタ1
86に入力として供給される。ローパスフィルタ186の出力は、複素共役回路
174の入力に接続される。
は、LLR回路170内の複素共役回路174に入力される。複素共役回路17
4は、濾波されたパイロット信号の共役を計算し、それらを第1乗算器176に
出力する。第1乗算器176は、共役され且つ濾波されたパイロットサンプルを
、受信器(図2,4を参照)のデータサンプルにより乗算する。次に、乗算され
た信号は、第2乗算器178及び一定係数回路188によって、所定の定数係数
によりスケールされる。所定の一定係数は、使用態様に応じて特定されたものと
されている。当業者は、適切な係数を計算し、対応する回路を形成することによ
り、任意の用途に対する要求を満たす係数を供給できることを理解するであろう
。
器179に供給される。LLR生成器179は図5のブロック92,98,10
0,及び102と実質的に同様の動作をする。
復号器180に入力される。また、LLR値は、逆方向リンク用途等の比較的低
い信号対混信比及び大きなマルチパス拡散係数により特徴付けられる応用形態及
びターボ符号と共に使用されるのに適する。
プルを復号する。結果たるデータサンプルはデータ又は音声処理ユニット182
等の信号処理回路に送信される。又はデータ処理ソフトウェアを走らせる受信器
端部に接続されたコンピュータに送信される。
12及び効率的な送信器10に、または図3のコンピュータ12及び送信器70
にそれぞれ対応する。
実施態様のより詳細な図である。これらの回路は、図7のLLR回路にパイロッ
トサンプル及びデータサンプルを供給する。正確な混信エネルギー計算回路19
0は、逆方向送信に対し最適とされ、図6のパス重みづけ及び結合回路158及
びLLR回路96を含む。
概算回路120の動作と同様である。混信エネルギー計算回路190は、PN逆
拡散器122、M系列ウォルシュ逆カバー回路124、及びパイロットフィルタ
128を含む。M系列ウォルシュ逆カバー回路124は逆カバーを行う。すなわ
ちPN逆拡散器122から出力された逆拡散されたI及びQ信号サンプルから、
パイロットチャネル及びデータチャネルを抽出する。
減算回路192の正入力及びパイロットフィルタ128に供給される。パイロッ
トフィルタ128は、パイロットチャネル内の雑音及び混信成分を抑制し、濾波
された信号をパイロット減算回路192の負入力に供給する。パイロット減算回
路192は、濾波されたパイロットチャネルからパイロットチャネルを減算し、
シンボル当たりの混信及び雑音を表す信号を出力する。この混信及び雑音は、基
地局(図示せぬ)の送信と、混信エネルギー計算回路190が用いられたトラン
シーバシステム(図1,図2,図3,図4の送信器及び受信器を参照)と、の間
のチャネルにより発生させられたものである。各シンボルに対する混信及び雑音
信号のエネルギー(Nt,l)は、混信エネルギー計算回路194によって、以
下の等式により計算される。
ストにおけるチップ数(64チップ)であり、・はパイロット減算回路192の
出力である。
れる定数値cが分からない場合に使用される。乗算器148により用いられる定
数kは、シンボルが逆方向リンクで復調された時点では知られていなくてもよい
。従って、図8において、LLRの計算及び復号の直前に乗算が行われる。これ
は、多くの逆方向リンクの使用形態において、行われている。
の回路90と共に使用されるよう適合されている。C/I計算回路210は図5
のC/I計算回路92の特別な実施態様である。C/I計算回路210を、図6
のC/I計算器120と共に、又はこれの代わりに使用することができる。
されており、標準化回路212を含む。標準化回路212は平方平均回路214
及び平方回路215に並列に接続される。平方回路215の出力は雑音平方偏差
概算回路216に接続される。平方平均回路214は絶対値回路218及び雑音
平方偏差概算回路216に並列に接続される。絶対値回路218の出力は雑音平
方偏差回路216及び除算器220の第1入力に並列に接続される。除算器22
0の第2入力は雑音平方偏差概算回路216の出力に接続される。
用形態に応じて特定された所定の標準化係数により標準化される。この標準化係
数は、任意の用途での要求を満たすように当業者により容易に決定される。標準
化されたデータサンプルは平方平均回路214に供給される。平方平均回路21
4は標準化されたデータサンプルの複素の平方平均を計算する。標準化されたデ
ータはまた、平方回路215により平方され、雑音平方偏差概算回路216に供
給される。平方平均回路214の出力は、データサンプルのエネルギーの概算を
表し、雑音平方偏差概算回路216に入力される。雑音平方偏差概算回路216
は、以下の等式に従ってデータサンプルの雑音平方偏差の概算を計算する。
20はチャネル概算の絶対値の平方、すなわち回路218の出力を、雑音平方偏
差σz 2により除算する。この結果、比較的正確な、データサンプル化されたC
/I比が得られる。結果たる主要な信号対雑音比、すなわちデータベース化され
たC/I比は、例えば図6の120により生成されたパイロット概算されたC/
I比と結合される。この結果、等式(1)に従って結合されたC/I比が生成さ
れる。結合されたC/I概算は、図5のデータサンプルSIR回路98、及び図
5のチャネル概算SIR回路100に入力される。
開示された。当業者であって、本教示を利用できる者は、本発明の範疇において
、付加的な改良、使用態様、実施形態を認識するであろう。
実施形態は、添付されたクレームによりカバーされることが意図される。
図。
図
号対混信比(C/I)及びログ尤度比(LLR)を計算するための回路の図。
路及び付加トランシーバ回路の図。
なパス結合回路及び混信エネルギー計算回路の好適な実施態様のより詳細な図。
図。
Claims (39)
- 【請求項1】 混合信号を受信し、これからパイロット信号及びデータ信号を抽出するための
第1手段と、 前記パイロット信号に基づいてチャネル概算の機能としてログ尤度比を計算す
るための第2手段と、 前記ログ尤度比を所定のログ尤度比スケール係数によりスケールし、これに応
じた正確なログ尤度値を供給するための第3手段と、 前記正確なログ尤度値及び前記データ信号に基づいて前記受信した混合信号を
復号するための第4手段と、 を具備するデータ信号及びパイロット信号成分を有する受信混合信号を正確に
復号するための効率的な遠距離通信受信器システム。 - 【請求項2】 前記パイロット信号及び前記データ信号は、それぞれパイロットサンプル及び
データ信号を具備する請求項1のシステム。 - 【請求項3】 前記第3手段は、前記パイロット信号に一部基づいて第1信号対混信比及び第
2信号対混信比を計算するための搬送波信号対混信比回路を含む請求項2のシス
テム。 - 【請求項4】 前記第1信号対混信比は前記データサンプルに基づいており、前記第2信号対
混信比は前記パイロットサンプルに基づいており、前記第1信号対雑音比及び前
記第2信号対雑音比は、前記第3手段内の、前記係数をスケール係数を計算する
ための回路に入力を供給する請求項3に記載のシステム。 - 【請求項5】 前記第1手段は、所定の拡散関数に従って前記受信した混合信号を逆拡散する
ための逆拡散器を含むと共にこれに応じた逆拡散された信号を供給する請求項1
のシステム。 - 【請求項6】 前記拡散関数は擬似雑音シーケンス又はウォルシュ関数である請求項5のシス
テム。 - 【請求項7】 前記第1手段は、前記逆拡散信号から前記パイロット信号及び前記データ信号
を抽出するための逆カバー回路をさらに含む請求項5のシステム。 - 【請求項8】 前記第3手段は、前記パイロット信号及び前記データ信号に基づいて主要な搬
送波信号対混信比を計算するための手段を含む請求項1のシステム。 - 【請求項9】 前記第3手段は、前記データ信号及び前記データ信号から引き出されたエネル
ギー信号に基づいて雑音平方偏差を計算するためのデータ雑音平方偏差概算回路
を含む請求項8のシステム。 - 【請求項10】 前記データ雑音平方偏差概算回路は、以下の等式に基づいて前記データ信号の
前記雑音平方偏差を計算するための手段を含み、 【数1】 - 【請求項11】 前記第3手段は、前記データ信号の前記平方偏差及び前記エネルギー信号の絶
対値の機能として前記主要な搬送波信号対混信比を計算するための除算回路を含
む請求項9のシステム。 - 【請求項12】 前記主要な信号対雑音比に基づいて、第1信号対混信比及び第2信号混信比を
それぞれ計算するためのデータサンプル信号対雑音比回路及びチャネル概算信号
対雑音比回路をさらに含む請求項11のシステム。 - 【請求項13】 前記第3手段は、以下の等式に従って前記ログ尤度比スケール係数を計算し、 【数2】
- 【請求項14】 前記第1信号対混信比γdは以下の等式により記載され、 【数3】
- 【請求項15】 【数4】
- 【請求項16】 前記第2手段は、前記パイロット信号を濾波し、これに応じて濾波されたパイ
ロット信号をチャネル概算として供給するためのローパスフィルタを含む請求項
1のシステム。 - 【請求項17】 前記第2手段は、前記データ信号を前記チャネル概算の複素共役により選択的
に乗算し、これに応じた重みづけされた信号を供給するための第1乗算器を含む
請求項16のシステム。 - 【請求項18】 前記第2手段は、前記重みづけされた信号の実部を所定の定数係数によりスケ
ールし、これに応じた仮のログ尤度比を生成するためのスケール回路を含む請求
項17のシステム。 - 【請求項19】 前記第3手段は、前記仮のログ尤度比を前記所定のスケール係数により乗算し
、これに応じた正確なログ尤度値を供給するための第2乗算器を含む請求項18
のシステム。 - 【請求項20】 前記第2手段は、減少された混信成分を有する濾波されたパイロット信号を供
給するためのフィルタと、前記濾波されたパイロット信号の複素共役を出力とし
て供給するための複素共役回路と、を含む請求項1のシステム。 - 【請求項21】 前記第3手段は、前記複素共役を前記データ信号により乗算して結果を生成し
、この結果が所定の定数係数によりスケールされてこれに応じた大まかなログ尤
度比を生成し、この大まかなログ尤度比が前記第3手段の前記所定のログ尤度比
スケール係数によりさらにスケールされて正確なログ尤度値を生成するための乗
算手段を含む請求項20のシステム。 - 【請求項22】 前記受信した混合信号の混信成分の概算に従って前記データ信号と前記パイロ
ット信号を最適に結合し、これに応じた最適に結合された信号を前記第3手段に
供給するための最適なパス結合回路をさらに含む請求項1のシステム。 - 【請求項23】 前記第3手段は、前記最適に結合された信号を前記所定のログ尤度比スケール
係数により乗算して前記正確なログ尤度値を生成するためのスケール回路を含む
請求項22のシステム。 - 【請求項24】 前記最適なパス結合回路は、前記混信成分の前記概算を供給するための手段を
含み、前記供給するための手段は前記パイロット信号を濾波して濾波されたパイ
ロット信号を供給するためのローパスフィルタを含む請求項23のシステム。 - 【請求項25】 前記概算を供給するための手段は、前記パイロット信号から前記濾波されたパ
イロット信号を減算し、これに応じた前記混信成分の概算を供給するための減算
器をさらに具備する請求項24のシステム。 - 【請求項26】 前記第3手段は、主要な搬送波信号対混信比を計算するための搬送波信号対混
信比計算回路を含む請求項1のシステム。 - 【請求項27】 前記搬送波信号対混信比計算回路は、前記受信した混合信号の混信成分を概算
するための手段を含む請求項26のシステム。 - 【請求項28】 前記混信成分を概算するための手段は、前記パイロット信号を濾波して濾波さ
れたパイロット信号を供給するためのローパスフィルタと、前記受信した混合信
号の総エネルギーを表す値を提供するための受信信号エネルギー計算回路と、前
記パイロット信号と前記値を結合して前記主要な搬送波信号対混信比を生成する
ための手段と、を含む請求項27のシステム。 - 【請求項29】 前記第2手段は、所定のスケール係数に基づいて前記第1信号対混信比及び第
2信号対混信比をそれぞれ生成するためのデータサンプル信号対混信比回路及び
チャネル概算搬送波信号対混信比回路を含む請求項28のシステム。 - 【請求項30】 前記搬送波信号対混信比計算回路は、所望の信号成分及び混信及び/又は雑音
成分を有する前記混合信号を受信するための第1部と、前記受信した信号からの
前記所望の信号成分の概算を抽出するための信号抽出回路と、前記所望の信号成
分及び前記混合信号に基づいて正確な雑音及び/又は混信値を供給するための雑
音概算回路と、を含む請求項26のシステム。 - 【請求項31】 前記搬送波信号対混信比計算回路は、前記正確な混信エネルギー値を用いて前
記主要な搬送波信号対混信比を計算する手段をさらに含む請求項30のシステム
。 - 【請求項32】 前記正確な雑音及び/又は混信値を用いた前記信号を具備する複数信号パスの
ための最適なパス結合重みを計算し、これに応じて前記第3手段に最適に結合さ
れた信号パスを供給するための手段をさらに含み、前記第3手段は前記搬送波信
号対混信比及び前期最適に結合された信号パスに基づいて前記ログ尤度比を計算
する請求項31のシステム。 - 【請求項33】 前記第4手段は、前記ログ尤度値を用いて前記受信信号を復号するためのター
ボ復号器をさらに含む請求項32のシステム。 - 【請求項34】 レート及び/又は出力制御メッセージを生成し、前記レート及び/又は出力制
御メッセージを効率的な受信器システムと通信する外部トランシーバに送信する
ための手段をさらに含む請求項33のシステム。 - 【請求項35】 ログ尤度値を決定するための手段と、 前記ログ尤度値を所定の係数によりスケールして、パイロット信号に基づいた
チャネルの概算における誤りを打ち消し、前記ログ尤度比をターボ符号を用いた
前記通信システム受信器に供給するための手段と、 を具備するターボ符号及びパイロット補助された復号を用いた通信システム受
信器のためのログ尤度比を決定するためのシステム。 - 【請求項36】 受信した混合信号からパイロット信号及びデータ信号を抽出するための第1手
段と、 前記パイロット信号及び前記データ信号に基づいて搬送波信号対混信比を計算
し、これに応じて第1信号対混信比及び第2信号対混信比を供給するための第2
手段と、 前記第1信号対混信比及び第2信号対混信比に基づいてログ尤度比スケール係
数を計算するための第3手段と、 前記パイロット信号に基づいて、チャネル概算の機能としてのログ尤度比を計
算するための第4手段と、 前記ログ尤度比を前記ログ尤度比スケール係数によりスケールし、これに応じ
て正確なログ尤度値を供給するための第5手段と、 を具備する無線通信システムにおいて受信器の性能を向上するための正確なロ
グ尤度値を供給するためのシステム。 - 【請求項37】 チャネル上で受信され、パイロット信号成分とデータ信号成分とを有するター
ボ符号化された信号を逆カバーする第1受信器部と、 前記受信したパイロット信号成分に基づいて前記チャネルの概算を得るための
チャネル検出回路と、 前記チャネル概算とその雑音平方偏差、及び前記受信したデータ信号成分とそ
の雑音平方偏差に基づいてログ尤度比を供給するためのログ尤度比計算回路と、 前記ログ尤度比を用いて前記データ信号成分を符号化するための第2受信器部
と、 を具備するパイロット補助されたコヒーレントな復号を用いた受信器のための
ログ尤度比を計算するためのシステム。 - 【請求項38】 チャネル上で送信された参照シンボルからの情報と、対応する既知の受信され
た参照符号からの情報と、を結合しすることにより、チャネルの概算を得るため
の手段と、 前記チャネル上で前記受信器により受信されたデータ信号のためのログ尤度比
概算を計算するための手段と、 前記ログ尤度比概算にスケール係数を適用して正確なログ尤度比を供給する手
段と、 前記正確なログ尤度値を用いて前記受信したデータ信号を復調する手段と、 を具備し、 前記チャネルの概算上で前記参照符号が受信器により受信され、送信器により
送信され、前記ログ尤度比は前記受信したデータ信号、前記チャネル概算、及び
前記信号の雑音平方概算の関数を概算し、前記スケール係数は、前記チャネル概
算の雑音平方偏差、前記データ信号の前記雑音平方偏差、及び前記データ信号内
のビット当たりの受信エネルギーの平均、に基づいている、参照シンボル補助さ
れた復号を用いた受信器の信号対雑音率を向上するためのシステム。 - 【請求項39】 データ信号を符号化し、前記データ信号をパイロット信号と共に送信するため
のターボ符号器を有する送信器と、 ターボ符号器と、前記データ信号及び前記パイロット信号を受信するためのパ
イロット信号のアプリオリ知識と、を有し、前記受信したパイロット信号に基づ
いてチャネル概算を供給するための第1受信器部と、 前記第1受信器部と通信し、前記データ信号の雑音平方偏差、前記チャネルの
前記概算の雑音平方偏差、前記データ信号に含まれる情報ビット当たりの平均受
信エネルギー、前記データ信号の関数である正確なログ尤度比を生成するための
ログ尤度計算回路と、 前記受信したデータ信号を復調するための測定基準として前記ログ尤度比を用
いるための第2受信器部と、 を具備するパイロット補助されたコヒーレントな復調を用いた通信システム。
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