JP2003536288A - 無線通信システムのためのアクセスチャネル構造 - Google Patents
無線通信システムのためのアクセスチャネル構造Info
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Abstract
Description
をコード化するための技術に関するものである。
な用途にしか使用出来ないと考えられていた、新しいワイヤレス通信サービスの
需要を喚起することになった。特に、ワイヤレス音声通信が先ず携帯電話ネット
ワークを通じて低コストで広く利用出来る様になった。同じことは普及したコン
ピュータネットワークにも当てはまり、データネットワークへの低コスト、高速
アクセスは、今やインターネット・サービス・プロバイダ(ISPs)を通して
大衆により利用される時代となった。両者のテクノロジーの利用が拡大された結
果、大衆は今やワイヤレスリンクを経てポータブルコンピュータおよびパーソナ
ル・デジタル・アシスタント(PDAs)を用いてインターネットにアクセスす
ることを次第に望み出している。
のアクセスを共有するためにデジタル変調の技術を使用する。これらの技術は、
特定の利用可能な無線帯域中の無線チャネルに対するシステムの容量を一般に言
われているように増大させる。米国内で最も人気のあるものとして生まれた技術
は、符号分割多元接続(CDMA)のタイプである。CDMAを用いると全ての
送信された無線信号は、先ず擬似ランダム(PN)コードシーケンスを用いて送
信器においてコード化される。各受信器は、PNデコーディング機能を実施する
機器を含む。PNコードの性質は、各種のコードシーケンスを用い、又は各種の
コード位相を用いてもコード化された信号は、受信器において互いに相手から分
離されるような状況にある。従ってCDMAコードは、信号が同じ周波数におい
て同時に送信されることを可能にする。PNコードは、それ自体においてチャネ
ルを完全に分離せぬために或るシステムは、コード化の追加層を加えおよび/又
は修正されたPNコードを使用する。直交コードと呼ばれるこれらの追加コード
および/又は修正されたPNコードは、ユーザ信号をコード化することから、そ
れらはチャネル間の干渉を更に抑制する目的では数学的に唯一つの存在である。
慮が考慮されねばならない。このような配慮の一つには、リバースリンク方向、
即ちフィールドユニットから逆に中央のベースステーションに移動する信号が含
まれている。特にコードの直交的な性質は、個々の信号が受信器にほぼ同じパワ
ーレベルで到達する状況に対して数学的には最適化される。これが行なわれぬ時
には、ベースステーションに到達する個別の信号間の干渉は増大する。リバース
リンク上で送信される各信号のレベルに関する精密なコントロールは、従って決
定的な意味を持つ。
ースステーションからフィールドユニットに搬送するチャネルがリバースチャネ
ルとは異なるような構造を持つ。フォワードリンクは、通常パイロット、ページ
ングおよびトラフィックチャネルとして知られている3種のタイプのロジカルチ
ャネルから成っている。パイロットチャネルは、フィールドユニットにタイミン
グおよび位相基準情報を提供する。特にパイロットチャネルは、フィールドユニ
ットがそのPNデコーディング機能をベースステーションに用いられているPN
コード化に同期化することを可能にするデータビットのシーケンスを含む。従っ
てパイロットチャネルは、ベースステーションにより連続的に送信されることに
より、フィールドユニットが他のフォワードリンクチャネルを復調することを容
易にする。
るのに用いられる。このような情報は、通常、例えばそれが何れのトラフィック
チャネルを使用するかをフィールドユニットに通報するマネージメント情報であ
る。他のタイプのページングメッセージは、システムパラメータ、アクセスパラ
メータ、近隣リストおよびフィールドユニットが、他のフィールドユニット送信
を阻害せぬ方法で通信をマネージメントするのに必要な他の情報を通信するのに
用いられる。
ユニットにユーザデータおよび/又は音声信号情報を送信するのに用いられる。
なくとも2つのタイプのロジカルチャネルが存在する。アクセスチャネルは、フ
ィールドユニットにより、それがベースステーションと通信するためのデータを
持つ時にトラフィックチャネルへのアクセスを要求するためのメッセージを送る
のに用いられる。フィールドユニットは、従って接続開始のための要求を行い、
又ページングメッセージに対して応答するためにアクセスチャネルを使用する。
リバースリンク上のトラフィックチャネルは、フォワードリンク上でトラフィッ
クチャネルと同じ目的に、即ちユーザデータおよび/又はデジタル化された音声
ペイロード情報を送信するのに用いられる。
く幾つかの理由が考えられる。例えば、IS−95コンパチブルシステムの様な
広く用いられているCDMAシステムは、Telecommunications Industry Asso
ciation(TIA)の示すように非同期リバースリンク・トラフィック・チャネ
ルを使用する。各フィールドユニットが、その専用のパイロットチャネル上で送
信することを可能にすることに付随するオーバーヘッドは不要であることが通常
考えられる。多数のパイロットチャネルをベースステーションにおいてデコーデ
ィングし、検出することに付随するオーバーヘッドは、予測される負担の高まり
を正当化するものではないことも考えられる。
リバースリンク・トラフィック・チャネル上の通信が各種のフィールドユニット
の間で同期化される時には、パラメータは個々の各リンクに対して更に良く最適
化されることが出来る。従ってリバースリンクに用いられるためにパイロット信
号を利用可能にすることは有利である。
ングに起因するコンバッティング効果を助長する。特に多くの高層建築および他
の表面が無線信号を反射する都市環境の中では、受信器に到達するのは各送信さ
れた信号の唯一つのバージョンのみではないのが普通である。寧ろ実際に受信さ
れるのは、特定のディレイを伴う各種の送信された信号のバージョンである。ベ
ースステーションにおいて利用出来る追加同期タイミング情報を持つことは、多
数のフエードを経験したリバースリンク信号を正しくデコーディングすることを
助けることが出来る。
ンを含むワイヤレス通信システムにおいて、リバースリンク上でのパイロット信
号の効果的な実施のための技法である。本発明の一つの構成によれば、アクセス
チャネルはリバースリンクに対し、各フレーム、又はエポック(epoch)の
中でフレームのプリアンブル部は唯一つのパイロットシンボルを送るための専用
リンクと設定される。ペイロード部と呼ばれる各アクセスチャネルフレームの別
の部分は、データシンボルを送るのに留保される。フレームのこのペイロード部
においては、追加パイロットシンボルはデータシンボルの間にインターリーブさ
れる。
の可能な一定の間隔で挿入される。
セス信号の効果的な獲得を可能にし、ペイロード部でのデータとパイロットシン
ボルを分離するタイミング基準、並びにマルチパスフェーディングの効果を選択
的に処理するためのタイミング基準を供給する。これは、プリアンブル部をパイ
ロット相関フィルタに供給することにより果される。パイロット相関フィルタは
、プリアンブル部におけるパイロットシンボルからの位相推定値を与え、これが
次にペイロード部におけるデータシンボルをデコーディングするのに用いられる
。
するパイロット相関フィルタにより提供される位相推定値を使用する。
パスフェーディングの影響をなくするためにクロス積変調に用いられるのが望ま
しい。
が可能であり、これは又タイミングを正しく整合するのに役立つ。
明の好ましい実施形態の以下の詳細な説明で明らかになるであろう。図面では、
同一参照符号は異なる図面においても同一部分を指す。図面は必ずしも縮尺/倍
尺通りでなく、本発明の原理を示すことに重点が置かれている。
アクセスチャネルを利用するワイヤレスデータ通信システム10を示す概略図で
ある。システム10は、ベースステーション12およびフィールドユニット20
から成っている。ベースステーション12は、ワイヤレス通信サービスが提供さ
れる所定の地域14と関連している。
イス17を含む幾つかの構成を有している。インターフェイス17は、ベースス
テーション12とインターネット、プライベートネットワーク、テレフォンネッ
トワークまたは他のデータネットワークのようなデータネットワーク18との間
にデータゲートウェイを提供する。
23から成る。インターフェイス23は、フィールドユニット20がラップトッ
プコンピュータ、パーソナル・デジタル・アシスタント(PDA)または他のコ
ンピュータのようなコンピュータ24との間でデータ信号のやり取りすることを
可能にする。インターフェイス23は、PCMCIAバス、USBポートまたは
他の標準コンピュータインターフェイスである。
ことによりフィールドユニット20と通信する。本発明は、チャネルを設定する
ために符号分割多元接続(CDMA)変調を用いるシステム10に特定の利点を
持つものである。ここで議論される特定の実施形態において、特定の擬似ランダ
ム(PN)コード(直交コードで補われる場合と補われない場合がある)が用い
られて任意の無線搬送波周波数上で各種のロジカルチャネルの各々を設定するの
ことが理解される。
ャネル32、および一つ以上のトラフィックチャネル33を含む各種のタイプの
ロジカルチャネルから成る。フォワードリンク30は、ベースステーション12
からフィールドユニット20にデータ信号を送る役割を担う。
グチャネル32およびトラフィックチャネル33の様なフォワードリンクロジカ
ルチャネルの中で送られる信号にフィールドチャネル20を同期させるために使
用されるビット流れを含む。
切なことは各フィールドユニット20により使用されるための各種のトラフィッ
クチャネル33の割り当てをコントロールするメッセージをベースステーション
12からフィールドユニット20に送るのに用いられる。
ット20にデータ音声、又は他の信号メッセージに送信するために用いられる。
ンクを経て送られる。リバースリンク40は、少なくともアクセスチャネル41
、同期化(sync)チャネル42および一つ以上のトラフィックチャネル43
を含む幾つかのロジカルチャネルタイプを含む。
がまだ割り当てられたトラフィックチャネル43を持たない時間中にベースステ
ーション12と通信するためにフィールドユニットにより使用される。例えば、
フィールドユニット20は通常、呼び出しのための要求を発し、又ページングチ
ャネル32上で送られて来るメッセージに答えるためにアクセスチャネル41を
使用する。
変調技術を用いベース12にデータを効果的に送ることを可能にするためにトラ
フィックチャネル43を助ける。
法に関するものである。特に本発明は、パイロット信号情報を伝達するのに用い
られる一定のシンボルのような一定のフォーマットを含むアクセスチャネル41
を用いる。
エポック(Epoch)、又はフレーム50は、プリアンブル部51とペイロー
ド部52から成っている。プリアンブル51は、パイロットブロック53とBa
rkerコードブロック54を含む一連のシンボルとして更に設定される。多数
のパイロットブロック53とBarkerコードブロック54とが、プリアンブ
ル51を構成する。例示された好ましい実施形態では、パイロットブロック53
およびBarkerブロック54はそれぞれ、各フレーム50の中で4回反復さ
れる。Barkerブロック54は、受信器が、フレーム50が何処でスタート
するかを決定するのを助ける。
。好ましい実施形態においては、48個のパイロットシンボルが各パイロットブ
ロック53において反復される。パイロットブロック53は、アクセスチャネル
41を構成する情報シンボルのタイミングレセプションおよびデコーディングす
ることを助けるのに用いられる。
、フィールドユニット20からベース12に送られる情報から成るデータ部分を
含む。図2に示されるように、パイロットシンボル53は、ペイロード52のデ
ータ部分に挿入される。パイロットシンボルは、例えば8つのペイロードシンボ
ル毎に挿入される。後に詳述される様に、ペイロード部52の中に組み込まれた
これらのパイロットシンボルは、更にデータ部分に含まれる情報のコヒーレント
復調処理を更に助ける。
っている。従ってそれらは、それ自体の中にタイミング情報を含んでいない。
ビットから成る。二相変位変調(BPSK)は、3つのポジティブビットの次に3つ
のネガティブビット、次に単一ポジティブビット、1対のネガティブビット、一
つのポジティブビット、最後に一つのネガティブビットから成るBarkerシ
ーケンスを示すために用いることが出来る。ポジティブロジックBarkerシ
ーケンス+Bは、Barkerシーケンス−Bのネガティブと交互に送られて、
更に受信器16において各フレーム50の開始部分を一致させることを助ける。
多数のパイロットブロック53およびBarkerブロック54の用法は、後述
の通りである。
テーション12により用いられる受信器16の一部分の概略ブロック図である。
図示される様に、アクセスチャネル受信器は、アクセスの獲得60とデータデコ
ーディング62を含む2つの機能から成る。好ましい実施形態において、多数の
データデコーディング・ブロック62−1、62−2、62−3は、各種のタイ
ミングの遅れに調整された個別のレーキレシーバー部、又は受信器“フィンガ”
として用いることが出来る。
により処理される。これらは、総合的なタイミング情報を提供し、次にこれはデ
ータシンボルおよび組み込まれたパイロットシンボルを含むペイロード部53と
共にデータデコーディング機能62に送られる。各フィンガ62−1、62−2
、62−Nの各々は、アクセスチャネルのデータを正しくデコーディングするた
めにアクセス獲得機能60により提供されるタイミング情報を使用する。
2の両者の更に詳細な図である図4を参照することにより容易に理解される。特
にアクセス獲得機能60は、パイロット相関フィルタ(PCF)70、並びに積
分動作72を含んでいることが判る。更に次に詳述されている様にPCF70は
、プリアンブルパイロット信号を入力するためにインパルス応答を提供する整合
された係数を持つ整合デジタルフィルタである。
ットシンボルに備わるタイミング情報を平滑化して推定する。
82、ドット、又は“クロス”積動作84、積分動作86およびディレイ88を
包含する。加算器90が個別のデータデコーダの出力62−1、62−2、・・・
、62−nに作用してペイロードデータを推定する。簡単には、データデコーダ
62の各々は、特定の起こり得るマルチパスディレイに対するデータシンボルの
推定値を提供するために同期復調器として作用する。図4には、3つのデータデ
コーダ62が示されているが、システム10においてマルチパスディレイの予測
される数によっては少ない数のデコーダを使用出来るものと理解される。
1対のパイロット相関整合フィルタ(PCMFs)700−1、700−2およ
びこれと相対する1対のベクトル無限インパルス応答(IIR)フィルタ710
−1および710−2の形態で上述のパイロット相関フィルタ70を包含する。
さらに積分動作72は、1対の強度判定積算回路720−1および720−2、
加算器722およびしきい値検出器724により提供される。
MF)セクション700−1および700−2に送られる。1対のPCMFs7
00は、ピンポン方式で使用されることによりPCMFsの一つが受信されたデ
ータ上で動作することが出来るのに対して、他のPCMFはその係数をロードさ
せる。好ましい実施形態においては、アクセスチャネルは送信されたシンボル毎
に32のPNコードチップを用いてコード化される。受信器においては、チップ
毎に8つのサンプルが採取される(例えば1.2288メガヘルツ(MHz)の
チップレートの8倍)。パイロット相関整合フィルタ700は、パイロットシン
ボルを受け取るのに整合されているのみならず、アクセスチャネルをコード化す
るために用いられる特定の擬似ランダムノイズ(PN)コードにも整合されてい
なければならない。コントローラ730は、図示されているようにアクセス獲得
回路60の上半分と下半分の2つの部分の動作を制御するのに用いられる。
1は、同相(I)および直角位相(Q)サンプルの形でPCMF700−1の出
力を受け取る。PCMFs700の次の信号ダイアグラム750に示されている
様に、出力は時間間隔を隔てた一連のピークである傾向を示し、ピーク間隔はリ
バースリンク上で経験されるマルチパスディレイによって決まる。例えば、最初
の時点T1に出現するピークは、最も直接的な信号路に関連している。第2のピ
ークは、代わりの通路をたどる信号の部分に関連する時点T2に出現する。最後
に第3のピークは、フィールドユニット20からベース12までのさらに別の通
路をたどる時点T3に関連する。一連のピークは、パイロットバーストにおける
48のシンボルの各々に対する出力である。ベクトルIIRフィルタ710−1
の機能は、従ってこれらのパイロットバーストを平均化することにより、経時的
に平均化されたPCMF700−1の出力を表す明確なピーク760を提供する
。ベクトルIIRフィルタ710−1により実施された平均化プロセスは、例え
ば実際のマルチパス信号部分ではなく、ノイズバーストに起因する時点T4に生
じるような偽ピークを防止することが出来る。
セス・チャネル41において真のマルチパスピークの出現する位置の推定を表す
。
求めるには、強度判定ブロック720−1はベクトルIIR出力信号760の強
度を用いる。加算回路722は、従って2つのピンポンブランチ700の各々に
より提供されるこれらの信号を加算する。しきい値検出器724が、次に加算さ
れた信号に用いられることによりプロット770に似た出力を与える。しきい値
検出器は、出力がプロット780の様に現れる振幅THに予め定められている。
号をプロセスするために割り当てられる点を示す。特に時点T1、T2およびT
3に出現するピークが調べられ、各該当の時間が用いられて各データ整合フィル
タ80および該当フィンガ62に割り当てられる。これによりデータデコーディ
ング処理に用いられるパイロットシンボルから生じ得る位相を推定することが出
来る。
フィンガ62は同一である。典型的なレーキフィンガ62−1は、データ相関整
合フィルタ(DCMF)80−1、ピークサンプル検出器81−1、スイッチ8
2−1、ベクトルIIRフィルタ83−1、複素共役機能85−1およびドット
積回路84−1から成る。
DCMF)80−1に送られる。このフィルタ80−1は、PNシーケンスの特
定の位相ディレイでの係数をロードされる。この場合にロードされた位相ディレ
イは、アクセス獲得ブロック60の出力から示された時点T1に関連するデータ
である。
成る。ピークサンプル検出器81−1は、このピークの周りの予め定められた数
のサンプルを更に処理するために選択する。
、データデコーダコントローラ790のオペレーション中にピークが検出された
信号を、それがパイロットシンボル、又はパイロットプラスデータシンボルを含
むかにより交互に操作する。デコーダコントローラ790は、プリアンブル部に
おいて受信されたBarkerシンボルにより求められたフレーム表示のスター
トに同期化され、従ってペイロード部におけるパイロットシンボルの位置を知っ
ている。従ってアクセスチャネルフレーム50のペイロード、又はデータ部分5
2を受け取る間、信号は下部レッグ88−1に操作され、パイロットシンボルを
受け取る場合に、又はデータシンボルを受け取る場合には、上部レッグ89−1
に操作される。
シンボル処理に類似の方法で処理される。即ちそれらは、推定信号値、[p]ej
の平均された推定値を提供するためにベクトルIIRフィルタ83−1により処
理される。このパイロット推定値の複素共役は、次に複素共役回路85−1によ
り決定される。
データシンボルとパイロットシンボルとのクロス積を定める。これにより複合信
号の位相タームは多少相殺される。即ち位相推定値(テータ)は、パイロットシ
ンボルの測定された位相テータにほぼ等しくなる可きである。出力は、従ってパ
イロットチャネルエネルギー[p]Xnをあらわす。パイロットシンボルの標準化
された値が1であるならデータは従って回収される。
ることを思い出すであろう。従って各レーキフィンガ出力は、次にインテグレー
タ86、87、追加ドット積回路89およびディレイ88−1を経て加算器90
に送られて、データXの最終の推定値を提供する。
および細部における各種の変更は添付の特許請求項に包含される本発明の範囲か
ら逸脱することなく実行可能であるものと理解されるであろう。
ト復調を用いるシステムのブロック図である。
詳細な図である。
る。
Claims (13)
- 【請求項1】デジタルワイヤレス通信システムにおいて、アクセスチャネル信
号を処理する方法であって、 送信器側で、アクセスチャネル上で送信される情報のアクセスチャネルフレー
ムのプリアンブル部においてパイロットシンボルをコード化し、 前記アクセスチャネルフレームのペイロード部におけるデータシンボルをコー
ド化し、 前記アクセスチャネルフレームの前記ペイロード部がデータシンボルと共にイ
ンターリーブされるパイロットシンボルを有する、 ステップを含む方法。 - 【請求項2】請求項1において、受信器側で、 前記プリアンブル部の前記パイロットシンボルをパイロット相関フィルタに送
ることによりパイロットシンボル位相推定値を得て、 前記ペイロード部の前記データシンボルをデータシンボル相関器に送ることに
よりデータシンボル推定値を得て、 前記パイロット相関フィルタにより提供される前記パイロットシンボル位相推
定値を使用して前記データシンボルの検出を同期化する、 ステップをさらに含む方法。 - 【請求項3】請求項2において、受信器側で、 前記ペイロード部からパイロットシンボルを抽出し、 前記ペイロード部に組み込まれた前記パイロットシンボルおよび前記データシ
ンボルを用いてクロス乗積動作を実行する、 ステップをさらに含む方法。 - 【請求項4】請求項2において、受信器側で、 前記ペイロード部からパイロットシンボルを抽出し、 前記ペイロード部に組み込まれた前記パイロットシンボルと前記データシンボ
ル出力との間でデータシンボル相関器によりクロス乗積動作を実行する、 さらに含む方法。 - 【請求項5】請求項1において、前記パイロットシンボルは前記ペイロード部
において一定の間隔で散在する方法。 - 【請求項6】請求項2において、前記送信器がベースステーションに位置し、
前記受信器が同時に前記ベースステーションによりサービスされる複数のフィー
ルドユニットの一つに位置する方法。 - 【請求項7】請求項2において、前記パイロットシンボルに対して整合された
転送機能を有するパイロット相関整合フィルタを用いてプリアンブル部の前記パ
イロットシンボルを検出するステップをさらに含む方法。 - 【請求項8】請求項2において、前記データシンボルに整合された転送特性を
有するデータ相関整合フィルタを用いて前記ペイロード部の前記データシンボル
を検出するステップをさらに含む方法。 - 【請求項9】請求項2において、1対のパイロット相関整合フィルタを作動し
て、前記プリアンブル部の前記パイロットシンボルを検出し、前記パイロット相
関整合フィルタが、ピンポン方式で動作することにより、前記パイロット相関整
合フィルタの一方が、受信された信号を処理するのに対し、他方は、ローデフィ
ルタ係数をローディングするステップをさらに含む方法。 - 【請求項10】請求項2において、 パイロットシンボルおよびデータシンボルのペイロード部シーケンスを受け取
り、 前記プリアンブル部の前記パイロットシンボルから得た同期化情報を用いて前
記ペイロード部シーケンスをパイロットシンボルとデータシンボルに分離し、 前記分離されたパイロットシンボルとデータシンボルとを比較して、受信した
情報を検出する、 ステップをさらに包含する方法。 - 【請求項11】請求項10において、前記分離されたパイロットシンボルとデ
ータシンボルとを比較するステップが、前記分離されたパイロットシンボルとデ
ータシンボルとのドット積の実行からなる方法。 - 【請求項12】請求項2において、受信器側で、 受け取られたプリアンブル部をパイロット相関整合フィルタに送り、 前記相関整合フィルタの出力をピーク検出器と比較する、 ステップをさらに含む方法。
- 【請求項13】請求項12において、 前記ピーク検出器の出力における複数のピークの時間位置を決定し、 前記検出されたピークの各々に対し複数のレーキ受信機を設定する、 ステップをさらに含む方法。
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