JP2003528479A

JP2003528479A - 通信システムにおける干渉の推定

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Publication number: JP2003528479A
Application number: JP2001518938A
Authority: JP
Inventors: ランドビー、ステイン・エー
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 1999-08-20
Filing date: 2000-08-18
Publication date: 2003-09-24
Also published as: ATE360922T1; IL147792A0; MXPA02001795A; US6618453B1; CN1390392A; BR0013425A; AU775780B2; IL147792A; UA74153C2; TW533689B; WO2001015328A9; AU6916400A; DE60034574T2; NO20020805D0; EP1205033B1; WO2001015328A1; EP1205033A1; RU2263398C2; DE60034574D1; NO325897B1

Abstract

(57)【要約】【課題】メッセージ情報を有する情報信号の送信改善のための方法および装置。【解決手段】情報チャンネルを経て送信された情報信号から、受信された情報信号が形成される。この受信された情報信号は、信号雑音を有している。メッセージ情報は、記号シーケンスを与えるために、受信された情報信号から取り除かれ、そこで第一の濾波された信号を与えるために、第一のフィルタに加えられる。第一の濾波された信号のパワーは、決定され、そして受信された情報信号の信号雑音を表す第二の濾波された信号を与えるために、第二のフィルタに加えられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は通信システムの分野、そしてとくに通信システムにおけるメッセージ
信号の送信に関する。

【０００２】

【従来の技術】

移動無線通信システムにおいて、メッセージ情報を含む信号は複数の受信機に
よる受信のために送信される。信号は、フェージングが起きうる通信チャンネル
を経由して送信される。通信チャンネルにおけるフェージングは、受信された信
号との干渉の原因となり得るし、また、それによって信号中のメッセージ情報が
失われる原因となる、受信された信号を劣化させることもあり得る。さらに、パ
ワーレベルの異なっている他の送信ソースも通常存在し、受信機において雑音を
発生する。他の雑音源の例は、同じ送信機からの信号、他の送信機からの信号、
あるいは電動機、テレビジョン、あるいはコンパクトディスクプレーヤーなどの
異なったデバイスからの信号を含む。

【０００３】送信された情報に関する好適な再生は受信された雑音のパワーに対する情報を
含む受信された信号のパワーの比と相関関係にある。受信期間中に生じる雑音の
総量の表示は、その結果、受信された信号からの情報の再生復を著しく改善する
ことができる。たとえば、受信機における雑音パワーの正確な知識に頼っている
ターボ復号器は、受信された信号からの情報の再生を改善するために使用するこ
とができる。受信期間中に生じる雑音の総量の表示はまた、受信された信号対雑
音パワーを適当なレベルに維持するように、信号の送信パワーの制御に使用する
こともできる。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

本発明は、メッセージ情報を有している情報信号の、送信を改善するための方
法と装置に向けられている。受信された情報信号は、情報チャンネルを通して送
信された情報信号から形成される。受信された情報信号は、信号雑音を有してい
る。メッセージ情報は、記号シーケンス（symbol sequence）を与えるために、
受信された情報信号から取り除かれ、そこで、第一の濾波された信号を与えるた
めに、第一のフィルタに加えられる。第一の濾波された信号のパワーは決定され
、そして受信された情報信号の信号雑音を示す第二の濾波された信号を与えるた
めに、第二の濾波器に加えられる。

【０００５】本発明の特徴、目的、そして利点が、図面と関連させた場合に、以下に記述す
る詳細な説明からより明白になろう。図面において同様の参照符号は全体を通し
て同一のものと認定する。

【０００６】

【発明の実施の形態】

図１を参照して、そこには、Ｄｏｐｐｌｅｒスペクトルのスペクトル密度の図
的表現１０が示されている。図的表現１０のスペクトル密度は、当業界の熟練し
た人にはよく知られている。図的表現１０のＤｏｐｐｌｅｒスペクトルは、ｆ_ｄなるＤｏｐｐｌｅｒ周波数を有している。

【０００７】情報を搬送している、コヒーレントに変調された信号が情報チャンネルを経て
送信され、フェージング条件なしに受信されたとき、受信機は信号をｓ_ｉ＝Ａａ_ｉ＋ｎ_{ｉ（１）} なる形の一連のサンプルｓ_ｉに復調することが可能である。ここでＡは、定数あ
るいは比較的ゆっくり変化している複素数、ｎ_ｉは、定数あるいは比較的ゆっく
り変化している分散σ^２の、実数あるいは複素数雑音項、そしてａ_ｉは、送信さ
れた情報を含む実数あるいは複素数項である。たとえば、もしも送信された信号
がＢＰＳＫ変調されていれば、送信された情報によってａ_ｉ＝＋１あるいは−１
として、式（１）で示されるサンプリングされた信号を得るために、受信された
信号を復調することが可能であろう。ａ_ｉは通常当業界においては、変調方式と
組み合わせられた配列点として参照される。

【０００８】もしも送信された情報（ａ_ｉ）が受信機にとってすでに既知であり、あるいは
復号化過程を用いて決定可能であれば、そのときは、スケーリングと結合した回
転によって、方程式（１）のｓ_ｉから情報を取り除くのは簡単なタスクであり、
以下の方程式（２）を得る。ｓ_ｉ′＝Ａ＋ｎ_ｉ（２）

【０００９】送信チャンネル内にフェージングがない理論的な場合、ｓ_ｉ′のスペクトル
はｆ_ｄ＝０に対応して、項ｎ_ｉに起因する一定した雑音スペクトルによって囲
まれ、集中されたＤｉｒａｃ（centered Dirac）である。しかしながら、多くの
実際の場合、メッセージ情報をもった信号を伝送している送信チャンネル内には
フェージングがある。このようにフェージングが存在する場合、Ａの値は時間と
ともに変化し、そして図的表現１０によって示された帯域限定されたパワースペ
クトル密度を有する。Ａの時間とともに変化する値は、Ａ_ｉとして表すことがで
き、その結果方程式（２）は、ｓ_ｉ′＝Ａ_ｉ＋ｎ_ｉとして表すことができる。さ
らに、ｎ_ｉのパワーσ^２もまた時間とともに変化するが、通常比較的ゆっくりで
あることに注意すべきである。時間とともに変化するＡ_ｉによって生じるｓ_ｉ′
のスペクトルは、図２の表現２０に述べられている。

【００１０】受信された信号の干渉σ^２のレベルの推定（estimate）を得るために、本発明
の方法は、方程式（１）から方程式（２）を導出するために受信された信号中に
与えられた、メッセージ情報（ａ_ｉ）の先行情報（priori knowledge）を使用し
ている。この先行情報は、パイロット信号あるいはトレーニングシーケンスを用
いて得ることができる。さらに、受信された信号の復号化あるいは、当業界にお
ける熟練した人には知られている、他の何れかの手法によって得ることができる
。受信された信号内の情報の先行する情報を用いて、受信された信号から情報（
ａ_ｉ）が取り除かれる。このことは、実質的に何の情報内容も持たず、そしてそ
のためにフェージング条件および、それを用いて受信された信号が送信されてき
たチャンネルの、雑音を表している信号（ｓ_ｉ′）を与える。以下に論じる本発
明の個々の実施例において、方程式（１）から、限定された先行情報をもった方
程式（３）を導出することができるために、メッセージ情報（ａｉ）の完全な知
識は必要でないことが示されるであろう。

【００１１】図２を参照して、そこにはフェージング送信チャンネル内のシーケンスｓ_ｉ′
の、典型的スペクトル密度に関する、図的表現２０が示されている。受信された
信号を搬送している送信チャンネルにおけるフェージングの総量に関係なく、図
的表現２０に示されているように、低い通過帯域に限定されたスペクトル２４が
、シーケンスｓ_ｉ′の中に存在する。したがって、図的表現２０のスペクトル２
６は、Ａ_ｉに対応し、スペクトル２４は、雑音ｎ_ｉに対応する。その結果、シー
ケンスｓ_ｉ′のスペクトルは、低い通過帯域に限定されたＤｏｐｐｌｅｒスペク
トルと結合した雑音フロアとして特性づけることができる。

【００１２】今度は図３を参照して、そこには、本発明に関する雑音推定システム５０の、
ブロック線図表現が示されている。雑音推定システム５０は、シーケンスｓ_ｉ′
を受信し、シーケンスｓ_ｉを送信するチャンネルに存在する雑音パワーσ^２（分
散とも呼ばれる）の推定を与える。雑音推定システム５０の入力シーケンスｓ_ｉ ′は第一に高域通過フィルタおよびサンプラ５２によって受信される。高域通過
フィルタおよびサンプラ５２は、シーケンスｓ_ｉ′内のＡ_ｉの影響を推定し、そ
してなるべくは、より低いレートにおけるシーケンスを再サンプリングする。

【００１３】高域通過フィルタおよびサンプラ５２の出力におけるサンプルは、信号ｕ_ｉと
呼ばれる。信号ｕ_ｉの平均パワーは、ノルムオペレータブロック（norm operato
r block）５４内で、Ｎ倍（power Ｎ）に高められたそのノルムを得ることによ
って決定される。ここでＮは０ではない任意の実数である。Ｎ倍のオペレータ（
power Ｎ operator）に対するノルムであることに加えて、ブロック５４は、記
号の符号（sign of a symbol）を除去し、その入力信号のパワーに直接に関係す
る値を与える、いかなる他の形式のオペレータであることもできる。オペレータ
ブロック５４の出力は、低域通過フィルタおよびサンプラ５６に加えられる。低
域通過フィルタおよびサンプラ５６の出力において与えられるサンプルは、受信
された信号の雑音（ｎ_ｉ）の分散（σ^２）を表している。

【００１４】雑音推定システム５０に関する、望ましい実施の形態において、高域通過フィ
ルタおよびサンプラ５２は、タップ［１，−１］を備えた有限インパルス応答フ
ィルタとして実現することもできる。これは、シーケンスｓ_ｉ′の二つの連続
した記号の減算のみを必要とするため、必要な機能を実行するための簡単な方法
である。

【００１５】今度は図４を参照して、そこには雑音推定システム５０の中の高域通過フィル
タおよびサンプラ５２に関する、望ましい実施の形態が示されている。推定シス
テム５０の入力シーケンスｓ_ｉ′は、フィルタおよびサンプラ５２内の低域通過
フィルタ６２によって受信される。低域通過フィルタ６２の濾波された出力は、
差デバイス６４に加えられる。差デバイス６４は、シーケンスｓ_ｉ′の濾波され
た、および濾波されない値間の差を計算する。差デバイス６４によって行われた
計算の結果は、したがって求められる信号ｕ_ｉである。この実施例が用いられる
場合、低域通過フィルタは必要不可欠とはされない（non-causal）。この場合、
差を計算する前に、濾波されない記号ｓ_ｉ′を、遅延させる必要がある。遅延オ
ペレーションは、入力シーケンスｓ_ｉ′と差デバイス６４との間におかれた遅延
ブロック７４によって実行することができる。

【００１６】今度は図５を参照して、そこには、雑音推定システム５０の中の高域通過フィ
ルタおよびサンプラ５２に関する、他の好ましい実施の形態が示されている。も
しも雑音推定システム５０の入力シーケンスｓ_ｉ′がパイロット記号の流れであ
れば、チャンネル推定フィルタ７２を低域通過フィルタとして使用することが可
能であり、したがって低域通過フィルタ６２は必要なくなる。この場合雑音推定
システム５０の望ましい出力は、記号ｓ_ｉ′とチャンネル推定フィルタ７２の出
力との差である。この実施例を用いるときは、チャンネル推定フィルタは必要不
可欠とはされない。この場合、差を計算する前に、濾波されていない記号ｓ_ｉ′
を遅延させる必要がある。遅延オペレーションは、入力シーケンスｓ_ｉ′と差デ
バイス６４との間に置かれた遅延ブロック７４によって実行することができる。
チャンネル推定フィルタは通常送信されたデータのコヒーレントな復調を実行す
るのにも使用される。さらに、この実施例において、個々の状態（位置）におい
て誤ったチャンネル推定フィルタ７２によって導入された、いかなるバイアスを
も取り除くために、差オペレータ６４の後に、付加的な高域通過フィルタがおか
れることが望ましいかも知れない。

【００１７】図４および５に述べられた両実施例は、必要とする計算レートを減らすであろ
うダウンサンプラが直接に前置され、あるいは後置されることが可能である。

【００１８】さらに代わりの実施例において、方程式（１）の信号ｓ_ｉは、先行情報がより
少ない場合でさえ、以下の方程式（３）に示される信号ｓ″に変換することが可
能である。

【００１９】ｓ_ｉ″＝Ｂ_ｉ＋ｎ_ｉ（３）ここでＢは未知であり、既知の位相αの、多分時間とともに変化する複素数であ
る。αに関する知識は、チャンネル推定フィルタあるいは当業界においては知ら
れているいずれかの他の手段から導出することができる。そこで図３の高域通過
フィルタ５２を図６の直交オペレータ８０によって置き換えることが可能となる
。このオペレータは、複素ベクトルｅ^ｊ＊αとコ‐リニア（直交）ではないｓ_ｉ ″の成分の測定を返す。ここでｊは、平方根（−１）として定義される虚数であ
る。当業界の熟練した人によって、直交オペレータ８０は、たんにベクトルｅ− ^ｊ＊α の上に、ｓ_ｉ″を射影すること、そして射影結果の虚数部を返すことに
よって実行できることは了解されるであろう。直交オペレータ８０はまた、当業
界の熟練した人によって知られている、いかなる他の方法によっても実行可能で
あろう。

【００２０】本発明を符号分割マルチプルアクセス（ＣＤＭＡ）移動無線通信環境で実行す
る場合、すべての実施例の異なった要素は、受信機のフィンガーレベルおよびＲ
ＡＫＥ結合器の出力の間のどこにでも位置することができる。たとえば、高域通
過フィルタおよび、ノルムあるいはＮオペレータ(N operator)に関するノルムは
、フィンガーあたり基準で実行することができ、すべてのフィンガーの出力は、
共通の低域通過フィルタへ挿入する以前に結合することが可能である。

【００２１】好ましい実施の形態に関する以上の記述は、当業界において熟練した人に、本
発明を作成し使用することを可能とする。これらの実施例に対する種々な変更は
、当業界の習熟した人にとって容易に明らかであり、そしてここに示された一般
的原理は、独創的能力を用いなくても、他の実施例に適用可能である。したがっ
て、本発明は、ここに示した実施例に限定されることを意図したものではなく、
開示された原理および新しい機能と一致する最も広い見地に従うべきものである
。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、Ｄｏｐｐｌｅｒスペクトルのスペクトル密度に関する図的表現を示す
。

【図２】図２は、フェージング通信チャンネル内の既知の記号のスペクトル密度に関す
る図的表現を示す。

【図３】図３は、本発明の雑音推定システムに関するブロック線図表現を示す。

【図４】図４は、図３の雑音推定システムに使用するのに適した、高域通過フィルタの
選定された実施例に関するブロック線図表現を示す。

【図５】図５は、図３の雑音推定システムに使用するのに適した、高域通過フィルタの
、さらに選定された実施例に関するブロック線図表現を示す。そして

【図６】図６は、図３の雑音推定システムに使用するのに適した、高域通過フィルタの
、さらに選定された実施例に関するブロック線図表現を示す。

【符号の説明】

５０ … 雑音推定システム５２ … サンプラ５２ … 高域通過フィルタおよびサンプラ５４ … ノルムオペレータブロック５６ … 低域通過フィルタおよびサンプラ６２ … 低域通過フィルタ６４ … 差デバイス７２ … チャンネル推定フィルタ７４ … 遅延ブロック８０ … 直交オペレータ

───────────────────────────────────────────────────── 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，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷＦターム(参考） 5K046 AA05 CC00 EE06 EE56 EF02 EF51 5K052 AA01 BB01 DD01 GG19 GG42 5K067 AA03 BB04 HH21 HH24 KK00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】情報チャンネルを備えた通信システムにおいて、メッセージ
情報を有する情報信号の送信を改善する方法であって、（ａ）情報チャンネルを介しての送信の後の情報信号を受信し、なおこの受信
された情報信号は信号雑音を有しており、（ｂ）記号シーケンスを与えるために、受信された情報信号からメッセージ情
報を取り除き、（ｃ）第一の濾波された信号を与えるために、記号シーケンスを第一のフィル
タに加え、（ｄ）決定されたパワー信号を与えるために、第一の濾波された信号のパワー
を決定し、そして（ｅ）受信された情報信号の信号雑音を表している、第二の濾波された信号を
与えるために、決定されたパワー信号を第二のフィルタに加えるステップを含む
方法。
【請求項２】第一のフィルタは高域通過フィルタを含む、請求項１の情報
信号の送信を改善する方法。
【請求項３】第一のフィルタは低域通過フィルタおよび差デバイスを含む
、請求項２の情報信号の送信を改善する方法。
【請求項４】差デバイスは、記号シーケンスおよび第一の濾波された信号
間の差を決定する、請求項３の情報信号の送信を改善する方法。
【請求項５】情報信号はパイロット信号であり、そして第一のフィルタは
チャンネル決定フィルタおよび差デバイスを含む、請求項１の情報信号の送信を
改善する方法。
【請求項６】第一のフィルタはさらに遅延デバイスを含む、請求項５の情
報信号の送信を改善する方法。
【請求項７】遅延デバイスは、遅延された信号シーケンスを与えるために
記号シーケンスを遅延し、遅延された記号シーケンスを差デバイスに加える、請
求項６の情報信号の送信を改善する方法。
【請求項８】第一のフィルタが位相決定デバイスを含む、請求項１４の情
報信号の送信を改善する方法。
【請求項９】ステップ（ｄ）は、第一の濾波された信号のノルムを決定す
るステップを含む、請求項１の情報信号の送信を改善する方法。
【請求項１０】ステップ（ｄ）は、第一の濾波された信号のＮ倍に対する
ノルムを決定するステップを含む、請求項１の情報信号の送信改善のための方法
。ここでＮは０でない実数。
【請求項１１】第二のフィルタは低域通過フィルタを含む、請求項１の情
報信号の送信改善のための方法。
【請求項１２】高域通過フィルタは、タップ［１−１］を有する有限イン
パルス応答フィルタを含む、請求項２の情報信号の送信改善のための方法。
【請求項１３】ステップ（ａ）は、受信された情報信号からメッセージ情
報を取り除くために、メッセージ情報の先行情報を用いることを含む、請求項１
の情報信号の送信改善のための方法。
【請求項１４】メッセージ情報を有する情報信号の送信を改善する方法を
実行するための情報チャンネルを有する通信システムであって、（ａ）受信された情報信号が情報チャンネルを経て送信された後に、信号雑音
を有している受信された情報信号と、（ｂ）受信された情報信号からメッセージ情報を取り除くことによって形成さ
れた記号シーケンスと、（ｃ）記号シーケンスを第一のフィルタに加えることによって形成された第一
の濾波された信号と、（ｄ）第一の濾波された信号のパワーを決定することによって形成された、決
定されたパワー信号と、そして（ｅ）決定されたパワー信号を第二のフィルタに加えることによって形成され
た、受信された情報信号の信号雑音を表す第二の濾波された信号とを含むシステム。
【請求項１５】メッセージ情報を有する情報信号の送信を改善する方法を
実行するための情報チャンネルを有している通信システムであって、（ａ）情報チャンネルを介しての送信の後の情報信号を受信するための手段と
、なおこの受信された情報信号は信号雑音を有しており、（ｂ）記号シーケンスを与えるために、受信された情報信号からメッセージ情
報を取り除くための手段と、（ｃ）第一の濾波された信号を与えるために、第一のフィルタに記号シーケン
スを加えるための手段と、（ｄ）決定されたパワー信号を与えるために、第一の濾波された信号のパワー
を決定するための手段と、そして（ｅ）受信された情報信号の信号雑音を表す第二の濾波された信号を与えるた
めに、決定されたパワー信号を第二のフィルタに加えるための手段とを含むシステム。