JP2007521698A - スプレッドスペクトルシステムのためのインテリジェントコードトラッキング - Google Patents

Abstract

コードトラッキングシステムは、ｅａｒｌｙ／ｌａｔｅ誤差信号を受信し、ループフィルタ誤差信号を出力するループフィルタを有する。誤差スケーリング装置は、更新を表すループフィルタ誤差を受信し、コードトラッキング調整信号を提供する。コントローラは、更新頻度及び／又は同一方向の更新回数をモニタし、当該更新頻度及び／又は同一方向更新回数に従って、フィルタ係数を提供する。

Description

発明の詳細な説明

［発明の技術分野］
本発明は、一般にネットワーク通信システムに関し、より詳細には、スプレッドスペクトルコードトラッキング送受信システムにおけるループフィルタ係数のインテリジェントギアシフト処理を提供するシステム及び方法に関する。
［発明の背景］
ＷＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）トラッキングなどのスプレッドスペクトルコードトラッキングは、多くのネットワーク通信システムにおいて利用されている。スプレッドスペクトル受信機が、セルラー基地局への初期的な取得を実行した後、受信機の多数のタスクの１つは、それのローカルスプレッドコード基準を送信されたスプレッドコードにロックすることを維持する。これらのコードは、受信機が意味ある相関関係を生成することが可能となるよう時間ロックされる必要がある。典型的には、位相同期ループ（ＰＬＬ）が、コードトラッキング処理を制御するのに利用される。この処理は、チャネル環境及びクロックドリフトの変動のため、コードをトラッキングするため連続的に実行される必要がある。典型的なループは、ループフィルタ係数の設定において、またインテリジェンスのためのニーズを有する。

典型的なコードトラッキングブロックは、最近のゲートアルゴリズムとして知られている技術を利用する。図１において、このアルゴリズムの基本的アイデアが示される。受信機のコーリレータ（ｃｏｒｒｅｌａｔｏｒ）は、３つのサンプルを生成する。真ん中のサンプル１２は、ｏｎ−ｔｉｍｅサンプルとして知られ、適切なコードタイミング基準の受信機の推定に対して受信信号を相関させることにより生成される。他の２つのサンプル１０及び１４は、ｅａｒｌｙサンプルとｌａｔｅサンプルとして知られ、受信機のコードのシフトされたものに対して受信信号を相関させることにより生成される。典型的には、ｅａｒｌｙサンプルは、あるべきものより以前にチップの一部だけ受信機のコードをシフトすることにより構成され、ｌａｔｅサンプルは、あるべきものより以降にコードをシフトすることにより構成される。

受信機のコード基準が完全同期する場合、結果は、図１の左側部分の「完全同期」のようなサンプルとなる。ｅａｒｌｙサンプルとｌａｔｅサンプルはちょうど同じ高さとなり（システムのパルス整形フィルタの対称的形状により）、ｏｎ−ｔｉｍｅサンプルは、ｅａｒｌｙサンプルとｌａｔｅサンプルの両者より大きなものとなる。しかしながら、タイミングオフセットが存在すると、結果は図１の右側部分１８の「非同期」のようになる。

誤差＝ｅａｒｌｙ−ｌａｔｅが非ゼロとなる事実は重要である。ループについての誤差は、ｅａｒｌｙサンプルとｌａｔｅサンプルの間の振幅の差として生成される。この誤差の大きさ及び符号は、コードトラッキングループを導くのに利用可能である。コードが大きく離れている場合、例えば、訂正するには比較的長い時間を要するかもしれない。

従って、コードトラッキングを訂正するため、フィルタ係数のインテリジェント適応化方法が必要とされる。さらに、パフォーマンスを向上させるため、コードトラッキングアルゴリズムにインテリジェンスを設ける方法及びシステムが必要とされる。
［発明の概要］
コードトラッキングシステムは、ｅａｒｌｙ／ｌａｔｅ誤差信号を受信し、ループフィルタ誤差信号を出力するループフィルタを有する。誤差スケーリング装置は、更新を表すループフィルタ誤差を受信し、コードトラッキング調整信号を提供する。コントローラは、更新頻度及び／又は同一方向の更新回数をモニタし、更新頻度と同一方向更新回数に従ってフィルタ係数を提供する。

スプレッドスペクトルシステムにおけるコードトラッキング方法は、ループフィルタ出力の各更新後にカウントを変更し、当該カウントとユーザにより規定された閾値とを比較し、カウントがこの閾値を超えておらず、コードトラッキング調整値が非ゼロである場合、受信信号を同期させるため、ループフィルタ係数を変更することからなる。

スプレッドスペクトルシステムにおける他のコードトラッキング方法は、ループフィルタ出力の同一方向の更新後、カウントを変更し、当該カウントの絶対値とユーザにより規定された閾値とを比較し、絶対値が当該閾値を超える場合、ループフィルタ係数を変更することからなる。

本発明の効果、性質及び各種追加的特徴は、添付した図面に関して詳細に説明するため、例示的な実施例を十分考慮することにより明らかとされる。

これらの図面は、本発明のコンセプトを説明するためのものであり、必ずしも本発明を説明するための唯一の可能な構成ではないということは理解されるべきである。
［発明の詳細な説明］
本発明は、スプレッドスペクトルシステムにおける利用のためのコードトラッキングシステムにおけるループフィルタ係数のインテリジェントな「ギアシフト処理（ｇｅａｒ−ｓｈｉｆｔｉｎｇ）のための方法及びシステムを提供する。このインテリジェンスは、本方法及びシステムが、コードトラッキングが急速にスリップ（ｓｌｉｐ）しているか、又は、コードトラッキングが所与の方向に定期的に更新しているか判断することを可能にする。

本発明は、パフォーマンスを向上させるため、標準的なコードトラッキングループにインテリジェンスを付加し、例示的には、頻度技術と方向技術の２つの技術が説明される。何れの技術も、ループフィルタ係数の値を調整又はギアシフトするのに利用される。小さな係数値はより安定的なループに寄与するが、このループは、コードタイミングの大きな変化をトラッキングすることを不可能にする。大きな係数値は、ループが大きなコードタイミングオフセットをトラッキングすることを可能にするが、当該ループはノイズを有するものとなり、ジターを生じさせる。

本発明は、ＷＣＤＭＡシステムに関して説明されるが、本発明はより広範なものであり、ドリフトや他の効果を回避するため、送信されたシーケンスのコードトラッキングを必要とする任意のブロードスペクトルシステムを有するものであってもよい。さらに、本発明は、セルラー、電話、ケーブル、衛星、無線システム／ネットワークなどを含む任意の送受信システムに適用可能である。一実施例では、本発明は、ステーション及びモバイルユニットのための受信機においてＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）アプリケーションに使用される。

図面に示される要素が、各種ハードウェア、ソフトウェア又はこれらの組み合わせにより実現可能であるということは、理解されるべきである。好ましくは、これらの要素は、プロセッサ、メモリ及び入出力インタフェースを含む１以上の適切にプログラムされた汎用装置上のハードウェアとソフトウェアの組み合わせにより実現される。

本発明は、ループフィルタ係数のゲインをインテリジェントにギアシフトすることにより、パフォーマンスを向上させるため、標準的なスプレッドスペクトルコードトラッキングループにインテリジェンスを付加する。頻度技術では、コードトラッキングが極めて頻繁に更新を行うとき（ユーザにより規定された閾値に基づき）、ゲインが調整される。方向技術では、コードトラッキングが同一方向に複数回更新するとき（ユーザにより規定された閾値に基づき）、ゲインが調整される。

複数の図面を通じて同様の参照番号は同様又は同一の要素を特定する図面を参照するに、まず図２から、本発明の一実施例によるコードトラッキングループ２０が示される。ループ２０は、以下のように機能する。誤差計算ブロック２１が誤差（＝ｅａｒｌｙ−ｌａｔｅ）を計算する。ループについての誤差は、ｅａｒｌｙサンプルとｌａｔｅサンプルとの間の振幅の差として生成される。当該誤差の大きさと符号は、コードトラッキングループを求めるのに利用可能である。その後、誤差はループフィルタ２２を通過する。図３において、ループフィルタ２２の一例となる構成が示される。

図２及び３を参照するに、フィルタ２２は、２つの係数Ｋ_ｐとＫ_ｉを有する。Ｋ_ｐは、ループフィルタのプロポーショナル（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ）部分のゲインであり、当該部分の出力は、入力誤差のスケーリングされたものとなる。Ｋ_ｉは、ループフィルタ２２のインテグラル（ｉｎｔｅｇｒａｌ）部分のゲインであり、当該部分の出力は、入力誤差をスケーリングし、ループフィルタ２２とコントローラ２４を用いて入力誤差をインテグレート（ｉｎｔｅｇｒａｔｅ）することにより構成される。ループフィルタ２２の出力全体が、加算器２７によりプロポーショナル段階とインテグラル段階の出力を加算することにより構成される。次に、ループフィルタの出力は誤差スケーリング２６によりスケーリングされ、スケーリングされた誤差の整数部分が、受信機のコード基準を更新するのに利用される。インテグラルパス出力は、係数Ｋ_ｉによりフィルタリングされた誤差信号と、単一ユニット遅延３４の後のフィードバック出力を加算することからなる（加算器３２により）。

本発明によると、誤差スケーリング２６からのコードトラッキング調整の出力がコントローラ２４に通知される。更新回数がユーザにより規定された頻度を超える場合（例えば、コードトラッキング調整がある頻度において必要とされる）、コントローラ２４は、新たなフィルタ係数値をループフィルタ２２に割当て、これにより、コードトラッキングが極めて頻繁に更新されるとき（ユーザにより規定された閾値に基づき）、ゲインが調整される。ある方向への更新回数が必要とされる場合、コードトラッキングが同一方向に複数回更新するとき、ゲインが調整される（ユーザにより規定された閾値に基づき）。

コントローラ２４は、いくつかの係数を含み、誤差スケーリングからのフィードバックに従って、これらの係数をループフィルタ２２に選択的に割り当てるようにしてもよい。コントローラ２４は、実行された調整回数を追跡し、当該カウントとプログラマブルメモリ３５に格納されているユーザにより規定された閾値と比較する１以上のカウンタ３３を有するかもしれない。メモリ３５の閾値は、比較器３７によりカウンタ値と比較される。メモリ３５はまた、複数のフィルタ係数を格納し、ロジック３９が、現在の動作状態の下で割り当てられるべき最適な係数を決定するようにしてもよい。

図４を参照するに、本発明の一実施例による頻度技術を説明するブロック／フロー図が示される。頻度技術は、受信機のコードトラッキング基準の変化の頻度をモニタするロジックを付加する。カウンタはゼロに初期化され、ループフィルタ出力が計算されるごとに、当該カウンタはインクリメントされる。誤差スケーリング後、コードトラッキング調整値が非ゼロであり、カウンタがまだユーザにより規定された閾値に到達していない場合、ループフィルタ係数のゲインは増大される。当該ループがコードトラッキングを頻繁に調整している場合（ここで、「頻繁」についてはユーザにより規定された閾値により規定される）、ループがより急速な変化をトラッキングすることを可能にするようゲインが増加されるべきである。以降においてカウンタが、コードトラッキングへの更新を有することなく、それのユーザにより規定された閾値に到達可能である場合、ループフィルタのゲインは、もとのより小さな値に再設定される。

ブロック１０２において、ループフィルタ係数が小さな又は初期的な値に設定され、ブロック１０４において、カウンタがゼロに初期化される。処理中、ブロック１０６において、ループフィルタ出力の各更新後、カウンタはインクリメントされる。ブロック１０８において、ユーザにより規定された閾値が利用され、ループフィルタ係数が各自の初期値に戻され（ブロック１０２）、カウンタをゼロに再初期化（ブロック１０４）すべきか判断するため、カウンタの計数と比較される。ユーザにより規定された閾値がまだ到達していない場合、ブロック１１０において、コードトラッキング調整値が非ゼロであるか判断するチェックが実行される。この値が非ゼロである場合、調整が必要とされる。調整値についてのゼロからの差の方向及び大きさに応じて、ブロック１１２において、フィルタ係数が選択される。フィルタ係数は、係数の利用性に応じてより大きな値、又はより小さな値を有するものであってもよい。例えば、調整値がかなりの大きさで離れている場合、かなり大きな係数が利用可能であり、あるいは、やや大きな（又は小さい）係数がループフィルタを介し信号をフィルタリングするのに選択されてもよい。その後、これらの係数は連続的に更新され、高い頻度の更新が必要な場合、ゼロの調整値へのより急速な収束を提供する。

図５を参照するに、本発明の一実施例による方向技術を説明するブロック／フロー図が示される。本実施例は、受信機のコードトラッキング基準の変化の方向をモニタするロジックを設ける。カウンタはゼロに初期化される。ループフィルタの出力が計算されるごとに、当該カウンタは調整方向に基づき、１だけインクリメントされる。例えば、コードトラッキング基準の調整が時間に関して順方向である場合、カウンタは１だけインクリメントされ、調整が時間に関して逆方向である場合、カウンタは１だけデクリメントされる。通常処理において、調整はジターを前後させ、カウンタの値はゼロの平均値を有するであろう。しかしながら、コードタイミングが急速に変化する状況では（高速すぎてコードトラッキングループは追いつくことができない）、調整は同一方向に行われ、この場合、カウンタは大きな正又は負の値に達することとなる。

カウンタの絶対値がユーザにより規定された閾値に到達した場合、受信機は、コードタイミングが急速にドリフトし、その後、ループが急速なドリフトをトラッキングすることを可能にするようループフィルタのゲインが増大される状況にあると仮定してもよい。このとき、カウンタはゼロにリセットされる。その後、カウンタがゼロの近傍のユーザにより規定された範囲内に留まる場合、ゲインはそれのもとのより小さな値にリセットすることができる。

ブロック２０２において、ループフィルタ係数は、小さな値又は初期的な値に設定され、ブロック２０４において、カウンタはゼロに初期化される。処理中、ブロック２０６において、ループフィルタ出力の各更新後、カウンタはインクリメントされる。調整が順方向である場合、フィルタ出力は１だけインクリメントされ、調整が逆方向である場合、１だけデクリメントされる。ブロック２０８において、カウンタ値の絶対値がユーザにより規定された閾値に到達したか判断するため、チェックが行われる。まだ閾値に到達していない場合、ブロック２０６において、カウンタはインクリメント（デクリメント）される。

閾値に到達している場合、ブロック２１０において、ループフィルタ係数は異なる値に調整され、例えば、より大きなゲインをもたらすより大きな係数が与えられる。ブロック２１２において、カウンタはゼロに設定され、ループはブロック２０２に戻り、ブロック２１４に与えられるような指定回数実行される。

図６を参照するに、本発明の一実施例によるループフィルタ３００が示される。本実施例では、フィルタ３００は２つの係数Ｋ_ｐとＫ_ｉを有する。他の実施例は、同期対象となるより多くの係数及び／又はブランチを含むかもしれない。Ｋ_ｐは、ループフィルタのプロポーショナル部分のゲインであり、当該部分の出力は、入力誤差のスケーリングされたものとなる。Ｋ_ｉは、ループフィルタ３００のインテグラル部分のゲインであり、当該部分の出力は、入力誤差をスケーリングし、ループフィルタ及びコントローラを用いて入力誤差をインテグレートすることにより構成される（例えば、図２を参照されたい）。

ループフィルタ３００の全体的な出力（ループフィルタ出力）は、加算器３０２によりプロポーショナル段階とインテグラル段階の出力を加算することにより構成される。ループフィルタの出力は、誤差スケーリングにおいてスケーリングされ（例えば、図２を参照されたい）、スケーリングされた誤差の整数部分は、受信機のコード基準を更新するのに利用される。

ループフィルタ出力は、プロポーショナルパスとインテグラルパスとの間の比較器３０による比較の結果である。インテグラルパスの出力は、係数Ｋ_ｉによりフィルタリングされる誤差信号とインピーダンス３４から出力される前の比較器のフィードバックとの比較（比較器３２により行われる）を含む。

本発明は、２つのフィルタ係数を有するよう例示的に説明されたが、本システムは、ここで説明されるように、交換可能な１以上のフィルタを有するようにしてもよい。

（例示のためであり、限定的なものではない）スプレッドスペクトルシステムのインテリジェントコードトラッキングの好適な実施例が説明されたが、上記教示に基づき当業者により変更及び変形が可能であるということに留意されたい。従って、添付された請求項により画定されるような本発明の範囲及び趣旨の範囲内にある開示された本発明の実施例に対して変更が可能であるということは理解されるべきである。特許法により求められる詳細及び具体性により本発明が説明されたが、特許により保護される請求及び所望されるものは、添付された請求項に与えられる。

図１は、ｅａｒｌｙサンプルとｌａｔｅサンプルとの振幅の差により誤差が生成されるｅａｒｌｙ−ｌａｔｅコードトラッキングの一例である。 図２は、本発明の一実施例による例示的なコードトラッキングシステムのブロック図である。 図３は、本発明の一実施例によるコードトラッキングシステムのためのループフィルタの構成を示す。 図４は、本発明の一実施例によるコードトラッキングのための頻度方法のブロック／フロー図である。 図５は、本発明の一実施例によるコードトラッキングのための方向方法のブロック／フロー図である。

Claims (19)

1. ｅａｒｌｙ／ｌａｔｅ誤差信号を受信し、ループフィルタ誤差信号を出力するループフィルタと、
   更新を表す前記ループフィルタ誤差を受信し、コードトラッキング調整信号を提供する誤差スケーリング装置と、
   更新頻度と同一方向更新回数の少なくとも１つをモニタし、前記更新頻度と同一方向更新回数の少なくとも１つに従ってフィルタ係数を提供するコントローラと、
   から構成されることを特徴とするコードトラッキングシステム。
2. 請求項１記載のシステムであって、
   前記ループフィルタは、少なくとも２つのフィルタ係数を有することを特徴とするシステム。
3. 請求項１記載のシステムであって、
   前記コントローラは、更新回数を計数する少なくとも１つのカウンタを有することを特徴とするシステム。
4. 請求項１記載のシステムであって、
   前記コントローラは、複数のフィルタ係数を格納するメモリを有することを特徴とするシステム。
5. 請求項１記載のシステムであって、
   前記コントローラは、更新回数の比較のため、ユーザにより規定された閾値を格納するメモリを有することを特徴とするシステム。
6. 請求項１記載のシステムであって、
   前記ｅａｒｌｙ／ｌａｔｅ誤差信号は、受信信号のｅａｒｌｙサンプルとｌａｔｅサンプルとの振幅の差の結果として計算されることを特徴とするシステム。
7. 請求項１記載のシステムであって、
   前記コントローラは、コードトラッキングを向上させ、受信信号を再同期させるため、前記フィルタ係数を新たなフィルタ係数と置換することを特徴とするシステム。
8. スプレッドスペクトルシステムにおけるコードトラッキング方法であって、
   ループフィルタ出力の各更新後、計数を変更するステップと、
   前記計数とユーザにより規定される閾値とを比較するステップと、
   前記計数が前記ユーザにより規定される閾値を超えず、コードトラッキング調整値が非ゼロである場合、受信信号を同期させるため、ループフィルタ係数を変更するステップと、
   から構成されることを特徴とする方法。
9. 請求項８記載の方法であって、
   前記ループフィルタ係数を変更するステップは、更新頻度が閾値に到達又は超えると、ゲインを増加させるため、前記ループフィルタ係数をより大きなフィルタ係数と置換することを特徴とする方法。
10. 請求項８記載の方法であって、さらに、
    複数のフィルタ係数を格納するステップを有することを特徴とする方法。
11. 請求項１０記載の方法であって、さらに、
    ループフィルタ状態に従って、前記フィルタ係数を前記複数のフィルタ係数の１以上と置換するステップを有することを特徴とする方法。
12. 請求項８記載の方法であって、さらに、
    更新を決定するため、受信信号のｅａｒｌｙサンプルとｌａｔｅサンプルとの振幅の差の結果としてｅａｒｌｙ／ｌａｔｅ誤差信号を計算するステップを有することを特徴とする方法。
13. 請求項８記載の方法であって、
    前記変更するステップは、コードトラッキングを向上させ、受信信号を再同期させるため、前記フィルタ係数を新たなフィルタ係数と置換することを特徴とする方法。
14. スプレッドスペクトルシステムにおけるコードトラッキング方法であって、
    ループフィルタ出力の同一方向の更新後、計数を変更するステップと、
    前記計数の絶対値とユーザにより規定された閾値とを比較するステップと、
    前記絶対値が前記ユーザにより規定された閾値を超える場合、ループフィルタ係数を変更するステップと、
    から構成されることを特徴とする方法。
15. 請求項１４記載の方法であって、
    前記ループフィルタ係数を変更するステップは、同一方向の更新回数が閾値に到達又は超えると、ゲインを変更するため、前記ループフィルタ係数を新たなフィルタ係数と置換することを特徴とする方法。
16. 請求項１４記載の方法であって、さらに、
    複数のフィルタ係数を格納するステップを有することを特徴とする方法。
17. 請求項１６記載の方法であって、さらに、
    ループフィルタ状態に従って、前記フィルタ係数を前記複数のフィルタ係数の１以上と置換するステップを有することを特徴とする方法。
18. 請求項１４記載の方法であって、さらに、
    更新を決定するため、スプレッドスペクトルのｅａｒｌｙサンプルとｌａｔｅサンプルとの振幅の差の結果としてｅａｒｌｙ／ｌａｔｅ誤差信号を計算するステップを有することを特徴とする方法。
19. 請求項１４記載の方法であって、
    前記変更するステップは、コードトラッキングを向上させ、受信信号を再同期させるため、前記フィルタ係数を新たなフィルタ係数と置換することを特徴とする方法。
    

Images