JP2008502254A - 無線通信装置及び符号分割多重アクセス信号を処理する方法 - Google Patents

Abstract

符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）信号を処理する方法（３４０）は、ＣＤＭＡ信号を受信するステップ（４０５）と、その受信されたＣＤＭＡ信号をＣＤＭＡ検出器を用いて処理するステップと、制御チャネル情報をその処理されたＣＤＭＡ信号から抽出するステップ（４２０）とを備える。この抽出された制御チャネル情報を用いて（４５０，４１０）、後続の受信された信号を等化し、等化器係数をより信頼性良く推定し、平均データ・スループットを増大する。

Description

本発明は、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）検出器、及びＣＤＭＡ検出器を備えるＣＤＭＡ受信器に関する。本発明は、特に、受信された信号の等化を必要とする汎用移動電話システム（ＵＭＴＳ）システムに使用のＣＤＭＡ受信器及び検出器に適用可能である。

無線通信システム、例えば、セルラ技術又は私設移動無線通信システムは、典型的には、複数の基地送受信局（例えば、汎用移動電気通信システム（ＵＭＴＳ）のような第３世代（３Ｇ）セルラ・システムについてはノードＢと呼ばれる。）と複数の加入者ユニット（多くの場合ＵＭＴＳシステムにおいてユーザ装置（ＵＥ）と呼ばれる。）との間に構成された無線通信リンクを与える。ノードＢからＵＥへの無線通信リンクは、一般的に、ダウンリンク通信チャネルと呼ばれる。逆に、ＵＥからノードＢへの通信リンクは、一般的に、アップリンク通信チャネルと呼ばれる。

そのような無線通信システムにおいては、情報を同時に通信する複数の技術が存在し、そこにおいては、通信資源は、多数のユーザにより共用される。資源を共用するそのような技術は、多重アクセス技術と呼ばれる。多くの多重アクセス技術が存在し、それにより、周波数及び／又は時間のような有限の通信資源が、周波数チャネル又は期間（スロット／フレーム等）のようないずれの数の物理的パラメータに分割される。

本発明は、ＵＭＴＳ標準に基づく第３世代パートナーシップ・プロジェクト（３ＧＰＰ）通信システムに関して記載されるであろう。３Ｇ通信システムは、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）技術を採用し、それにより、実質的に全ての通信が、使用可能な期間の全てにおいて、それぞれの周波数の全てからの選択を用いることができる。実質上、資源は、所望の信号を不所望の信号から区別するため各通信に特定のコードを割り当てることにより共用される。これは、多くの場合、拡散スペクトル信号送出と呼ばれる。ノードＢとＵＥとの間で、一部の通信資源（多くの場合、チャネルと呼ばれる。）が、データを搬送する（トラフィック）のために用いられ、そして他のチャネルが、コール・ページング（ｃａｌｌ ｐａｇｉｎｇ）のような制御情報を転送するために用いられる。

拡散スペクトル通信の２つのカテゴリは、直接シーケンス拡散スペクトル（ＤＳＳＳ）と周波数ホッピング拡散スペクトル（ＦＨＳＳ）とである。ＤＳＳＳ通信システムの場合、例えば、信号のデータ・コンテンツを広帯域擬似ランダム・コードと乗算することにおり、当該信号のスペクトルを最も容易に拡散することができる。受信器が、拡散信号を正確に知っていて、それにより受信器が、その元のコンテンツを再生（回復）するため信号を「逆拡散」することができることが必要不可欠である。ＤＳＳＳを用いたセルラ通信システムは、一般に、直接シーケンス符号分割多重アクセス（ＤＳ−ＣＤＭＡ）システムとして知られ、その一例は、ＴＩＡ−ＥＡＩ標準ＩＳ−９５で定義されている。従って、当該システムにおける個々のユーザは、同じ無線周波数（ＲＦ）及び時間スロットを用いるが、しかしそれらは、個々の拡散コードの使用により互いに区別可能である。従って、複数の通信チャネルは、多数の拡散コードを無線スペクトルの一部分内で使用して、割り当てられる。各コードは、共通チャネルを除いて、ＵＥへ一義的に割り当てられる。

正しい拡散コードを復号するため、特別の形式の信号受信器が、用いられ、多くの場合、レイク（ＲＡＫＥ）受信器と呼ばれる。レイク受信器は、異なる周波数チャネル上に送信されたとき、異なる時間インスタンス（ｔｉｍｅ ｉｓｔａｎｃｅｓ）に現れる信号を等化するため等化機能を採用する。そのような信号はまた、受信器の等化器機能により補償されることが必要であるマルチパス及び他の無線伝搬の影響を被る。

しかしながら、ＣＤＭＡシステムの技術では、レイク受信器が例えば多重アクセス干渉（ＭＡＩ）、又は符号間（ＩＳＩ）干渉のような厳しい干渉が存在する状態では適切な性能を提供しないことが知られている。従って、特に、ＵＥ受信器のダウンリンク性能の文脈において、改善された拡散スペクトル受信器を設計することによりＣＤＭＡ受信器の性能を増強するという常時の要求が、存在する。

周知のレイク受信器を置換するための最も見込みのある候補の１つは、線形チップ等化器であり、それは、特に、ダウンリンク・チャネル用に設計されている。チップ等化器の性能は、３ＧＰＰにより評価され、そして３Ｇシステム内の高速データ・パケット・アクセス（ＨＳＰＤＡ）標準の将来のリリースの性能要件のための基礎となる可能性が高いであろう。

Ａ．Ｋｌｅｉｎは、線形ゼロ・フォーシング（ｚｅｒｏ−ｆｏｒｃｉｎｇ）（ＺＦ）及び最小平均自乗誤差（ＭＭＳＥ）技術を用いたＣＤＭＡダウンリンク・チャネル用等化器を、論文「ＣＤＭＡ移動無線システムのダウンリンク用に特に設計されたデータ検出アルゴリズム（Ｄａｔａ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ ｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｏｗｎｌｉｎｋ ｏｆ ＣＤＭＡ ｍｏｂｉｌｅ ｒａｄｉｏ ｓｙｓｔｅｍｓ）」（ＶＴＣ‘９７）に記載している。この論文では、等化問題は、平均自乗誤差の最適化が逆拡散されたユーザ・シンボルについて実行されるという意味において、データ「シンボル」レベルについて解決されている。

等化に対する別のアプローチは、複素チップ・シーケンスを考慮することであり、その複素チップ・シーケンスは、セルの中の全ユーザの拡散された信号の和である。従って、受信器ユニットの中のプロセッサは、シンボル・レベルにおけるよりむしろチップ・レベルについてのＺＦ及びＭＭＳＥ問題を解決する。そのようなアプローチの一例は、Ｉ．Ｇｈａｕｒｉ及びＤ．Ｔ．Ｍ．Ｓｌｏｃｋの論文「拡散シーケンスの直交性を活用したＤＳ−ＣＤＭＡダウンリンク用線形受信器（Ｌｉｎｅａｒ ｒｅｃｅｉｖｅｒｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ＤＳ−ＣＤＭＡ ｄｏｗｎｌｉｎｋ ｅｘｐｌｏｉｔｉｎｇ ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｉｔｙ ｏｆ ｓｐｒｅａｄｉｎｇ ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ）」に記載されている。

前述の問題に対する比較的単純な解法は、Ｔ．Ｐ．Ｋｒａｕｓｓ、Ｍ．Ｄ．Ｚｏｌｔｏｗｓｋｉ及びＧ．Ｌｅｕｓの論文「チップ・シーケンスを復元するためのＣＤＭＡダウンリンク用単純ＭＭＳＥ等化器：ゼロ・フォーシングとレイクとの比較（Ｓｉｍｐｌｅ ＭＭＳＥ ｅｑｕａｌｉｚｅｒｓ ｆｏｒ ＣＤＭＡ ｄｏｗｎｌｉｎｋ ｔｏ ｒｅｓｔｏｒｅ ｃｈｉｐ ｓｅｑｕｅｎｃｅ：ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｔｏ ｚｅｒｏ−ｆｏｒｃｉｎｇ ａｎｄ ＲＡＫＥ）」で説明されているように、複素チップ・シーケンスが独立に識別されて分布（ｉｉｄ）されていると仮定した場合に得ることができる。この場合、拡散／スクランブリング・コード情報は、必要でなく、そして線形等化器の係数は、チャネル応答及び雑音分散のみを用いて見つけられる。

現実には、チャネル応答を受信器が知らないので、最も共通のアプローチは、チャネル推定及び等化器タップの計算のためトレーニング・シーケンスを用いることである。３ＧセルラＷＣＤＭＡ標準においては、符号多重化された「パイロット」信号が、設けられている。このパイロット信号は、トラフィック・チャネル上を伝送された基本データと同じ伝搬状態を実質的に被るトレーニング・シーケンスを与える目的のため用いられる。次いで、復号されたパイロット信号は、チャネル推定及び等化器タップ（フィルタ係数）の計算のため用いられる。パイロット信号は、例えば、Ｆ．Ｐｅｔｒｅ、Ｍ．Ｍｏｏｎｅｎ、Ｍ．Ｅｎｇｅｌｓ、Ｂ．Ｇｙｓｅｌｉｎｃｋｘ及びＨ．ＤｅＭａｎによる論文名が「ＤＳ−ＣＤＭＡ順方向リンクにおける干渉抑圧のためのパイロット支援型適応チップ等化器受信器（Ｐｉｌｏｔ−ａｉｄｅｄ ａｄａｐｔｉｖｅ ｃｈｉｐ ｅｑｕａｌｉｚｅｒ ｒｅｃｅｉｖｅｒ ｆｏｒ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ ｉｎ ＤＳ−ＣＤＭＡ ｆｏｒｗａｒｄ ｌｉｎｋ）」（ＶＴＣ２０００発行）の論文に記載されているように、ブロック・ベースの等化器構成又は適応等化器構成のいずれかで採用され得る。

パイロット信号技術に依拠する等化器の性能が、Ｆ．Ｐｅｔｒｅ、Ｇ．Ｌｅｕｓ、Ｍ．Ｅｎｇｅｌｓ、Ｍ．Ｍｏｏｎｅｎ及びＨ．Ｄｅ Ｍａｎによる論文名が「符号多重化されたパイロットを有するＷＣＤＭＡ順方向リンク用セミブラインド空間−時間チップ等化器受信器（Ｓｅｍｉ−ｂｌｉｎｄ ｓｐａｃｅ−ｔｉｍｅ ｃｈｉｐ ｅｑｕａｌｉｚｅｒ ｒｅｃｅｉｖｅｒｓ ｆｏｒ ＷＣＤＭＡ ｆｏｒｗａｒｄ ｌｉｎｋ ｗｉｔｈ ｃｏｄｅ−ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ ｐｉｌｏｔ）」である論文（ＩＣＡＳＳＰにより２００１年発行）に記載されているようにセミブラインドのアプローチにより改善されることができることが知られている。この技術は、等化器のフィルタ係数及び被送信データを用いた最適化に基づいている。この場合明らかな欠点は、セミブラインド等化器がユーザ・コードの自己相関及び相互相関特性を必要とするので一層複雑であることである。これらの問題は、コードがシンボルからシンボルへ変わるにつれ、長いスクランブリング・コードの場合に複雑にされる。

既存のセルラ通信システムの発展における別の重要な道は、適応変調及びコーディング（ＡＭＣ）技術の導入である。ＡＭＣシステムのアイデアは、変調及びコーディング速度を適応させ、その結果としてデータ速度を優勢なチャネル状態に従って変えるようにすることである。典型的には、そのようなシステムは、送信されたデータの復号のために必要とされる変調タイプ、コーディング速度及び他のパラメータを備える特別のダウンリンク制御チャネル信号送出を採用する。「低品質の」チャネル状態に対しては、データ速度を低減するのに対し、「良好な」チャネル状態に対しては、データ速度を、ＵＥが依然コピーすることができる最大程度まで増大することが知られている。従って、ＡＭＣを採用することにより、通信システムの平均データ・スループットが増大される。

従って、ＣＤＭＡ受信器が特に適応変調及びコーディングＷＣＤＭＡ通信システムに関して増大したデータ・スループットを与える必要性が生じている。

本発明は、添付の特許請求の範囲に記載されるような、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）信号を処理する方法、記憶媒体、信号処理装置、無線通信装置及び無線通信システムを提供する。

要約すると、本発明は、復号し且つ受信された信号の等化にトレーニング・シーケンスとして用いるパイロット信号に加えて、又はそれに代替して、ＣＤＭＡ制御チャネル送信を利用する。このようにして、パイロット信号に加えて用いられるとき、等化器係数の推定は、一層信頼性良く実行されることができる。更に、より信頼性の高い信号を等化器のトレーニング・シーケンスとして用いることにより、機構は、最大データスループットを著しく増大する。

本発明の実施形態が、ここで、例示としてのみ、添付図面を参照して記載されるであろう。
本発明の好適な実施形態は、データ検出／復号プロセスで用いられる情報を搬送する制御チャネルがデータ・チャネルに随伴する適応変調及びコーディング（ＡＭＣ）システムにおけるチップ等化に焦点を当てる。受信されたデータを正しく復号することができる際に制御チャネルの制御データを用いるため、この制御チャネルを介して搬送されたパラメータを正確に復号することが重要であることが知られている。従って、制御情報の単一ビットのエラーが、結果として、全ての対応の受信データが使用不能となることを十分に生じさせる。

従って、一般的には、制御チャネル情報は、例えば、耐性のある誤り訂正符号（ｒｅｓｉｌｉｅｎｔ ｅｒｒｏｒ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｃｏｄｅｓ）と、対応のデータ・チャネルの拡散係数及び変調次数と比較したとき一層高い拡散係数及び一層低い変調次数を用いて非常に良好に保護される。この事実を認めて、本発明の発明者は、特有の追加のパイロット信号を用いることとは対照的に又はそれに加えて、そのような制御情報を新規で発明的な方法でトレーニング・シーケンスとして用いて、ＣＤＭＡ受信器を「トレーニング（訓練）」し得ることが良いことであることが分かった。この点に関して、誤り訂正を自実行した後に、制御チャネルの復号された制御チャネル・シンボルの精度の高い信頼度係数を、パイロット・シンボルに加えて、又はそれの代用として用いることができる。

最初に図１を参照すると、セルラ・ベースの電話通信システム１００が、本発明の好適な実施形態に従って、概略的に示されている。本発明の好適な実施形態においては、セルラ・ベースの電話通信システム１００は、３Ｇ広帯域ＣＤＭＡ（ＷＣＤＭＡ）セルラ標準に属する高速度データ・パケット・アクセス（ＨＳＰＤＡ）のようなＵＭＴＳ／３Ｇエアー・インターフェースに準拠していて、そしてそれを介して動作することが可能であるネットワーク構成要素を含む。ＨＳＰＤＡは、高速度無線応用をサポートするという目標に向けられている。しかしながら、本明細書で提案される技術及び装置がいずれの等化器ベースのＣＤＭＡ無線通信システム、及び特に、実質的に同時発生のデータ及び制御チャネル送信を採用するいずれの同期ＤＳ−ＣＤＭＡ通信システムに等しく適用可能であることが本発明の意図内である。

複数の加入者端末装置（又はＵＭＴＳ専門用語でユーザ装置（ＵＥ））１１２、１１４、１１６が、無線リンク１１８、１１９、１２０を介して、ＵＭＴＳ専門用語ではノードＢ１２２、１２４、１２６、１２８、１３０、１３２と呼ばれる複数の基地送受信局と通信する。このシステムは、多くの他のＵＥ及びノードＢを備えるが、明瞭化の目的のため示されていない。

無線通信システムは、時に、ネットワーク・オペレータのネットワーク・ドメイン（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｏｐｅｒａｔｏｒ’ｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｄｏｍａｉｎと呼ばれるが、この無線通信システムは、外部のネットワーク１３４、例えば、インターネットに接続される。ネットワーク・オペレータのネットワーク・ドメイン（第３世代ＵＭＴＳを参照して記載される）は、
（ｉ）コア・ネットワーク、即ち、少なくとも１つのゲートウエイＧＰＲＳサポート・ノード（ＧＧＳＮ）１４４及び／又は少なくとも１つのサービングＧＰＲＳサポート・ノード（ＳＧＧＮ）、及び
（ｉｉ）アクセス・ネットワーク、即ち、
（ａ）無線ネットワーク・コントローラ（ＲＮＣ）１３６−１４０、及び
（ｂ）ＵＭＴＳノードＢ １２２−１３２
を含む。

ＵＥは、データを無線Ｕ_ｕインターフェースを介してネットワーク・アクセス・ドメインの中のノードＢと通信する。ノードＢは、基地局、即ち、無線サービング通信ユニットとして実効的に動作する。ノードＢ１２２−１３２は、ＵＭＴＳ専門用語では無線ネットワーク・コントローラ局（ＲＮＣ）１３６、１３８、１４０と呼ばれる基地局コントローラを通じてＩ_ｕｂインターフェースを介して外部のネットワークと接続される。ＲＮＣは、多数のノードＢに関して資源の制御及び割り当てを担当する。、典型的には、５０から１００個のノードＢが１つのＲＮＣにより制御される。ＲＮＣは、ハンドオーバ及びマクロダイバシティ（ｍａｃｒｏ−ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）をサポートするため（インターフェースＩ_ｕｒを介して）互いに通信する。

ＲＮＣは、サービング・ネットワーク・ドメインの中のＳＧＧＮとＩ_ｕインターフェースを介して通信する。ＳＧＧＮは、ロケーション・レジスタに対するセッション制御及びインターフェースを担当するＵＭＴＳコア・ネットワーク構成要素である。ＳＧＧＮは、多くのＲＮＣに対して大きい中央集権化されたコントローラである。

サービング・ネットワーク・ドメイン内で、ＳＧＧＮは、ＧＧＳＮとＧ_ｎインターフェースを介して通信する。ＧＧＳＮ（１７０Ｂ）は、コア・パケット・ネットワーク内のユーザ・データを集中化して、それを最終の宛先（例えば、Ｙ_ｕインターフェースを介したインターネット・サービス・プロバイダ（ＩＳＰ））へトンネリングすることを担当するＵＭＴＳコア・ネットワーク構成要素である。

オペレーション及び管理センタ（ＯＭＣ）１４６は、ＲＮＣ１３６−１４０及びノードＢ１２２−１３２（明瞭化のためノードＢ１２６に関してのみ図示されている）に動作可能に接続される。ＯＭＣ１４６は、当業者により理解されるように、セルラ電話通信システム１００のセクションを管理し監督する。

本発明の発明的概念が、高速共用データ・チャネル（ＨＳ−ＤＳＣＨ）を介したノードＢから複数のＵＥへのＨＳＰＤＡサービスを送信することを参照して説明される。従って、そのようなサービスをサポートするとき、高速共用データ・チャネルは、セル内で動作する全てのユーザの間で共用される。ＵＥには、サービス提供しているそれらのノードＢにより直交可変拡散係数（ＯＶＳＦ）コード及び対応の送信時間間隔が割り当てられる。とりわけ、本発明の好適な実施形態においては、データ・チャネルには、高速共用制御チャネル（ＨＳ−ＳＣＣＨ）が伴う。

本明細書で説明される発明的概念は、データ送信の中に挿入されるパイロット・シンボルがＵＥの等化器をトレーニングするただ一つの機構ではない点で、ＵＥ１１２−１１６における等化器トレーニングについての現在の方法を逆転させる。本発明の好適な実施形態が、チップ等化器トレーニングに関して、ＨＳ−ＳＣＣＨから復号された制御シンボルをパイロット・シンボルと一緒に用いることを参照して説明される。しかしながら、或る事例では、ＨＳ−ＳＣＣＨから復号された制御シンボルの使用は、等化器トレーニングにおける唯一つの機構として採用される。

制御シンボルが正しく受信される場合には、等化器係数のより良好な推定が、得られる。制御信号が誤って受信される場合、それが等化器トレーニングを一切支援しないし、そして等化器トレーニングに対して非常に否定的影響を与える。しかしながら、ＡＭＣシステムにおいては、制御信号が誤って受信された場合、復号するために必要なパラメータが受信されなかったので、等化器がいかに悪くトレーニングされるかに関係なく、データは、全く復号されることができない。

ここで図２を参照すると、タイミング図２００が、ＨＳＰＤＡ ＣＤＭＡシステムにおいて送っている制御チャネル情報と実際のデータとの間の時間遅れ示す。実質的に、ＨＳＰＤＡＣＤＭＡシステムは、パイロット信号用の別個のチャネル２１０をサポートし、当該別個のチャネル２１０は、他のチャネルから受信された信号を等化するのを支援するため用いられる当該他のチャネルと十分にコヒーレントである。制御情報は、対応のデータがデータ・チャネル２３０を介して送られる前に（長さ｀２５６０´チップの）２つのスロット２４０の時間遅れを伴って制御チャネル２２０を介して送られる。従って、ＵＥは、制御情報２２０の一部分をモニタリング及び復号して、それがデータ・チャネル２３０上において次のデータ送信間隔でデータを受信するためスケジュールされていることを確かめることができる。この決定は、ユーザ識別情報を復号することにより実行される。

データが真にＵＥのためスケジューリングされる場合、制御チャネル２２０により搬送される情報の残りの部分は、復号される。この制御情報は、データ・チャネル上を搬送されているデータの全体を正しく復調及び復号するために必要である。この復号／等化する技術を実行するためＵＥにより採用された機構が、図３を参照して説明される。

ここで図３を参照すると、無線加入者通信ユニット（ＵＥ）、例えば、図１のＵＥ１１２のブロック図が、示されている。ＵＥ１１２は、本発明の発明的概念をサポートするよう適合されている。

ＵＥ１１２は、好ましくはデュープレックス・フィルタ又はアンテナ・スイッチ３０４に結合されたアンテナ３０２を備え、当該デュープレックス・フィルタ又はアンテナ・スイッチ３０４は、ＵＥ１１２内の受信チェインと送信チェインとを分離する。受信器チェインは、受信器フロントエンド回路３０６（実効的には受信、フィルタリング、及び中間又はベースバンド周波数変換を与える）を含む。受信器フロントエンド回路３０６は、その関連したノードＢからの信号送信を走査する。受信器フロントエンド回路３０６は、信号処理機能部（一般的に、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）により実現されている）３０８に直列に結合される。最後の受信器回路は、ディスプレイ・ユニット３１０に動作可能に結合されるベースバンド「バックエンド」回路３０９である。とりわけ、ベースバンド・バックエンド回路３０９に結合された信号処理機能部３０８は、等化器機能部３４０を備えるＣＤＭＡ検出器３３０を組み込んでいる。

ＨＳＰＤＡが適応変調及びコーディング・システムであるので、ユーザは、前もって、送信されるデータの変調及びコーディング・レートを、又はどのそして何個のＯＶＳＦコードを用いたかすらを知らない。本発明の好適な実施形態に従って、信号処理機能部３０８は、受信された制御チャネル信号から復号された制御チャネル情報を利用するよう適合された。従って、信号処理機能部３０８は、これらの制御チャネル信号を等化器機能部３４０内で用いて、引き続き受信されたデータ・パケットを等化する。このプロセスは更に、図４を参照して説明される。

ノードＢから制御チャネルを介したＵＥへの制御チャネル情報の送信は、例えば、Ａ．Ｄａｓ、Ｆ．Ｋｈａｎ、Ａ．Ｓａｍｐａｔｈ及びＨ．Ｓｕによる題名が「ＨＳＰＤＡ用のダウンリンク共用制御チャネルの設計及び性能（Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｄｏｗｎｌｉｎｋ ｓｈａｒｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｈａｎｎｅｌ ｆｏｒ ＨＳＰＤＡ）」の論文（ＰＩＭＲＣで２００２年に発行）に記載されている。

完全さのため、広い言い方で、ＵＥはまた、好ましくは受信器フロントエンド回路３０６に動作可能に結合されるコントローラ３１４を備え、それにより、受信器は、受信された信号強度指示（ＲＳＳＩ）３１２機能部を介して、回復された情報から受信ビット・エラー・レート（ＢＥＲ）又はフレーム・エラー・レート（ＦＥＲ）又は類似のリンク品質測定データを計算することができる。ＲＳＳＩ機能部３１２は、受信器フロントエンド回路３０６に動作可能に結合される。メモリ・デバイス３１６は、復号／符号化関数（ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ）、タイミングの詳細、タイミングに関連した近傍及びサービング・セル情報、チャネル、電力制御及び類似のもののようなＵＥ特有データの広いアレイを格納する。タイマ３１８は、コントローラ３１４に動作可能に結合されて、ＵＥ１１２内で、動作のタイミング、即ち、時間に依存した信号の送信又は受信を制御する。

完全さのため、広い関係で、ＵＥ１１２の送信チェインは、本質的に、信号処理機能部３０８を介して直列に送信器／変調回路３２２及び電力増幅器３２４に結合された、マイクロフォン及び／又はキーパッドのような入力デバイス３２０を含む。信号処理機能部３０８、送信器／変調回路３２２及び電力増幅器３２４は、当該技術で知られているように、コントローラ３１４に対して動作可能に応答し、電力増幅器３２４からの出力は、デュープレックス・フィルタ又はアンテナ・スイッチ３０４に結合される。

ここで図４を参照すると、等化器機能部３４０のより詳細な図が示されている。当業者は、プロセスに含まれる数学的演算を詳述することにより等化器機能をより良く理解し得る。ここで、パイロット、制御及びデータのシンボルをそれぞれ含む列ベクトルｐ、ｓ及びｄを備えるＣＤＭＡ送信であって、この送信が或る時間間隔中に受信される当該ＣＤＭＡ送信を定義しよう。その時間中に受信された或る一定の数のシンボルを「Ｂ」と示す。チャネルのそれぞれの拡散係数は、データ・チャネルが「１６」であり、制御チャネルが「１２８」であり、そしてパイロット・チャネルが「２５６」である。従って、同じ時間間隔中に受信される制御シンボルの数は「２Ｂ」であり、そして同じ時間間隔中に受信されるパイロット・シンボルの数は「１６Ｂ」であると結論づけることが可能である。

従って、それぞれのベクトルの次元、即ち、
ｐ−Ｂ×１、ｓ−２Ｂ×１、及びｄ−１６Ｂ×１
を決定することができる。

非周期的拡散コードを表すシーケンスｃ_ｎを仮定しよう。なお、そのシーケンスｃ_ｎは、ＯＶＳＦコードを非周期的セル特有スクランブリング・コードと乗算することにより得られる。

次いで、拡散係数（ＳＦ）Ｂ×Ｂコード・マトリクスＣを次のとおりに定義する。

ここでは、シーケンスｃ_ｎは、Ｃ^ＨＣ＝Ｉであるように正規化されている。
定義によれば、
ｑがシンボルのＢ×１ベクトルであり、ｚがチップのＳＦ．Ｂ×１ベクトルであると仮定すると、Ｃｑ及びＣ^Ｈｚの積は、拡散演算及び逆拡散演算のそれぞれを表す。

従って、マルチユーザ・チップ信号は、次のとおりに書くことができる。

ここで、
ｋは、ユーザ・インデックスであり、
ｃ_ｐ、ｃ_ｓ、及びｃ_ｄは、それぞれパイロット・マトリクス、制御マトリクス、及びユーザ・コード・マトリクスであり、
αは、マルチユーザ・チップ・シーケンス全体におけるユーザ（又はパイロット／制御）チップ・シーケンスの重みである。マルチユーザ・チップ・シーケンスは、インパルス応答「ｈ」を有する無線チャネルを介して送信される。

受信された信号は、
ｙ＝Ｈｘ＋ｎ ［３］
であり、ここで、
ｎは、付加白色ガウス雑音であり、
Ｈは、チャネル応答「ｈ」に基づくＴｏｅｐｌｉｔｚ畳み込みマトリクスである。

チャネル応答が既知であると仮定した場合、例えば、Ｉ．Ｇｈａｕｒｉ及びＤ．Ｔ．Ｍ．Ｓｌｏｃｋの論文「拡散シーケンスの直交性を活用するＤＳ−ＣＤＭＡダウンリンク用線形受信器（Ｌｉｎｅａｒ ｒｅｃｅｉｖｅｒｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ＤＳ−ＣＤＭＡ ｄｏｗｎｌｉｎｋ ｅｘｐｌｏｉｔｉｎｇ ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｉｔｙ ｏｆ ｓｐｒｅａｄｉｎｇ ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ）」に示されるように、マルチユーザ・チップ・シーケンスを推定する最小平均自乗推定（ＭＭＳＥ）解は、容易に導出することができる。未知のチャネル応答に関して、等化器は、パイロット・シンボルを用いて、ブロック毎ベースで、又はサンプル毎の適応形態でトレーニングされることができる。しかしながら、当業者は、多くの他のあり得る適応スキームが可能であることを認めるであろう。

ブロック等化器に焦点を当てる場合、ベクトル「ｆ」の係数は、最小自乗（ＬＳ）最小化問題、即ち

を解くことにより見つけることができることを特定することが可能である。なお、Ｙは、ベクトルｙに基づくＴｏｅｐｌｉｔｚ畳み込みマトリクスである。
この等化器は、パイロット・シンボルのみを用いる既知の技術に基づいている。その解は、

であるか、又は劣決定のＬＳ問題（ｕｎｄｅｒｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ＬＳ ｐｒｏｂｌｅｍ）の場合には、

である。
ＨＳＰＤＡシステムにおいては、制御チャネルの正しい検出は、データ・チャネルの正しい検出のため必須の条件である。制御情報の検出が不首尾であった場合、復号されたデータ・チャネルは、必ず誤っているであろう。従って、等化の目的のため、我々は、復号された制御情報が常に正しいと想定し得る。その後、本発明の好適な実施形態に従って、そのような代替のトレーニング・シーケンスを用いて同じレベルの性能を与えるか、又は復号された制御シンボルをパイロット・シーケンスに対する追加のトレーニング・シーケンスとして用いて等化器性能を改善することが可能である。

ここで図４を参照すると、ブロック図は、本発明の好適な実施形態に従って、改善された等化動作に関係する受信器等化器機能部３４０並びに処理ステップを示す。ブロックｉを介して受信された信号ｙ_ｉ４０５が、等化フィルタｆ_ｉ４１０により処理されると仮定しよう。従って、処理される情報は、本質的に、制御チャネル情報とデータとに分けられる。制御チャネル情報は、いずれの伝送エラーを訂正するためビタビ・アルゴリズムを用いて、復調され（４２０）、そして復号される（４３０）。その後、願わくば誤りの無い制御情報が、再符号化機能部４２５で再符号化され、そして再び変調されて、ハード判定制御シンボルｓ＾_ｉ（なお、「ｓ＾」はｓの上に＾を付した記号を表す。）を生成する。次いで、このハード判定制御シンボルｓ＾_ｉを用いて、受信されたデータの次のブロックに対して等化器係数を更新（４５０）、即ち、ｆ_ｉ＋１を計算する。

こうして、データの次のブロックに関して、ブロックｉ＋ｉを介して受信された信号ｙ_ｉ＋１は、等化フィルタｆ_ｉ４１０により処理される。次いで、処理された情報は、本質的に、再び、制御チャネル情報とデータとに分けられる。データ・チャネルに含まれるデータは、特に、復調され（４１５）そして復号器機能部４２５で復号される前に、データの前のブロックからの更新された係数を用いて等化される。

本発明の好適な実施形態において、推定された制御シンボルとパイロット信号との両方が、単一のベクトルの中に積み重ねられ（ｓｔａｃｋ）、そしてそれらのコード・マトリクスが１つのマトリクスの中に積み重ねられる。

次いで、プロセスは、以下の式［８］を用いて、ＬＳ問題を解くことによりｆ_ｉ＋１を決定する。

優決定ＬＳ問題（ｏｖｅｒ−ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ＬＳ ｐｒｏｂｌｅｍ）に対する解は、次のとおりである。

代替として、劣決定のＬＳ問題に対する解は、次のとおりである。

とりわけ、等化器係数の推定は、ブロック「ｉ＋ｉ」に関する係数がブロック「ｉ」での観測データを基礎に計算されるという意味において遅延されている。これは、推定された制御シンボルｓ＾_ｉが等化器を計算することができる前に使用可能になるべきであるので実行される。性能の劣化を避けるため、ブロックのサイズは、チャネル応答が２つの連続したブロックにわたり一定である程十分に小さいように選択されるべきである。パイロットのみの等化器にはそのような制限が無いにも拘わらず、超大規模集積（ＶＬＳＩ）の実現においてはタイミング及びメモリ制約に起因して、パイロットのみの受信器でさえ、遅延された推定を用いることは、多くの場合有利である。

提案されたスキームの複雑さは、それ自体でパイロットをトレーニングするスキームの複雑さより明らかに高い。複雑さの増大は、コード・マトリクス及びトレーニング・データ・ベクトの次元が一層大きいことから生じた。他方、制御チャネルの再符号化の効果は、共用された制御チャネルを介するシンボル・レートが非常に小さいので、取るに足らない。本発明の発明者は、ＨＳＰＤＡカテゴリ「６」サービスのスループットが典型的にはおよそ１０％増大することを示した。

以下に表された表１は、カテゴリ「６」サービスでのＨＳＰＤＡシステムによりＬ＝１０タップ及び係数の提案されたチップ等化器を用いて与えられ且つＢ＝３の場合の式［１０］を用いて推定されるスループット性能改善と既知の技術の類似のスループットを示す。

表１から、最大スループットは、提案された方法を用いて増大されることを知ることができる。改善量は、ほぼ１０％−１５％である。スループットの増大は、より低いＩ_ｏｒ／Ｉ_ｏｃでより低い。

提案された方法は、増大を逆にするためマトリクスの次元の結果としてより複雑である。既知の従来方法では、次元は、Ｂ×Ｂであり、ここで、Ｂは、推定ブロックの中のパイロット・シンボルの数である。このサイズのブロックでは、２Ｂ個の制御シンボルがあるので、好適な実施形態におけるマトリクスの次元は、最大３Ｂ×３Ｂであることができる。即ち、最大３Ｂ×３Ｂは、全ての制御シンボルを用いた場合である。これは、構造化されたマトリクス反転の複雑さは次数Ｎ^２である（ここで、Ｎはマトリクスのサイズである。）ことを前提としている。

図３に示されるように、単一の信号プロセッサ機能部３０８を用いて、受信チェインの中の前述の機能を実行することが想定されている。代替として、或る一定の数のプロセッサを用いて、受信されたＣＤＭＡ信号の処理を実行し得る。勿論、通信ユニット１１２内の様々な構成要素を、個別の又は統合化された構成要素形態で実現し得て、従って、最終構造は、単に、現行の設計考察に基づく選択である。

より一般的には、本発明の好適な実施形態と関連したＵＥ１１２の適応は、それぞれの通信ユニット（ＵＥ）でいずれの適した要領で実行され得る。例えば、新しい装置を従来の通信ユニットに加え、又は代替として、従来の通信ユニットの既存の部分を、例えば、その中の１又はそれより多くのプロセッサを再プログラミングすることにより適応させ得る。そのようにして、要求された適応化は、例えば、フロッピー・ディスク（登録商標）、ハード・ディスク、プログラマブル読み出し専用メモリ（ＰＲＯＭ）、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、又はこれらのいずれの組み合わせ、又は他の記憶媒体のような記憶媒体に格納されたプロセッサ実行可能な命令の形式で実行され得る。

本発明の好適な実施形態がＵＭＴＳエアーインターフェースを採用する移動電話器のような無線通デバイスを参照して説明されたが、本発明の好適な実施形態における前述の無線通信デバイスは、代替実施形態において、例えば、適応変調及びコーディングＷＣＤＭＡシステムで動作することが可能である無線通信デバイスのような、ＣＤＭＡ技術を採用することが可能であるいずれの無線通信デバイスであり得ることを想定している。

つまり、ＣＤＭＡ受信器において等化するための改善された等化器トレーニング・シーケンス及び方法を説明した。
集積回路製造業者は、等化器及び／又はフィルタ機能を組み込むことが可能である特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）又は信号処理デバイスにおいて上記で説明した発明的概念を利用し得ることを想定している。例えば、信号処理デバイスは、前述の受信器回路構成に関して実質的に説明したように、制御チャネル信号から獲得可能である保護された情報を考慮する等化機能を与えるよう構成され得ることが想定される。

本発明の発明的概念は、スループットを増大することによりＣＤＭＡ受信器がより正確で且つ信頼できるトレーニング・シーケンスの使用により低品質の伝搬条件においてデータを回復することを可能にすることにより、ＣＤＭＡ受信器回路の製造業者に対して著しい便益を有利に与える。例えば、また、代替の等化技術が本明細書で説明される発明的概念から便益を得ることができることは、本発明の意図内である。

本明細書で説明した発明的概念は、複数入力−複数出力（ＭＩＭＯ）システムに、即ち
複数の送信及び受信アンテナが存在する場合に等しく適用可能であることが更に想定される。この点に関して、複数のチップ等化器が、採用されたブロックの数が受信アンテナの数に等しいことができ（そして、典型的にはそうであろう）場合ＭＩＭＯシステムにおいて等化のため制御シンボルを用いるであろう。

本質的に、本明細書で提案された無線通信装置及び方法は、性能と複雑さとの間の改善されたトレードオフを提供する一層効率的で複雑さが少ないチップ等化器を提供する。しかしながら、本明細書で説明した発明的概念は、ＣＤＭＡシステム用の非線形等化器のようないずれの他の等化器に適用可能であることが想定される。

ＣＤＭＡベースの無線通信ユニットの中の等化器に関して改善されたトレーニング信号を与える装置及び方法は、前述したように、以下の利点の少なくとも１つを提供しようとすることが理解されるであろう。その利点とは、
（ｉ）当該装置及び方法は、等化器係数をより信頼性良く推定する。

（ｉｉ）当該装置及び方法は、最大データ・スループットをおよそ１０％−１５％の率増大する。
（ｉｉｉ）当該装置及び方法は、パイロット・シンボルの提供を考慮することを必要とせずにＣＤＭＡ通信システムの設計を可能にし、それによりスペクトル効率を増大する。

本発明の特定で且つ好適な実施形態を上記で説明したが、当業者は、そのような発明的概念の変化及び変更を容易に適用することができるであろうことが明らかである。
このように、従来技術に関して前に説明した前述の等化問題に対処するよう等化を実行することが可能である無線通信装置、信号プロセッサ、及び方法が、提供された。

図１は、本発明の好適な実施形態の様々な発明的概念をサポートするよう適合されることができる無線通信ユニットをサポートする無線通信システムのブロック図を示す。 図２は、本発明の好適な実施形態により利用されるような、ＨＳＰＤＡ、即ち、同時発生のデータ・チャネル及び制御チャネルをサポートする３Ｇ無線通信システムのタイミング図を示す。 図３は、本発明の好適な実施形態の様々な発明的概念をサポートするよう適合されることができる無線通信ユニットの機能ブロック図を示す。 図４は、本発明の好適な実施形態の様々な発明的概念をサポートするよう適合された、等化器のプロセス・ステップと等価なＣＤＭＡ通信ユニットの等化器機能の機能ブロック図を示す。

Claims (25)

1. データ・チャネル情報と当該データ・チャネル情報を復号するのに用いられる制御チャネル情報とを備える符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）信号を処理する方法（３４０）であって、
   ＣＤＭＡ信号を受信するステップ（４０５）と、
   前記の受信されたＣＤＭＡ信号をＣＤＭＡ検出器を用いて処理するステップと、
   制御チャネル情報を前記の処理されたＣＤＭＡ信号から抽出するステップ（４２０）と、を備える前記方法において、
   前記の抽出された制御チャネル情報を用いて、後続の受信された信号を等化するステップ（４５０，４１０）を備えることを特徴とする方法（３４０）。
2. 前記処理するステップが、フィルタ係数を用いて、前記の受信されたＣＤＭＡ信号をフィルタリングするステップ（４１０）を備え、
   前記の抽出された制御チャネル情報を用いて、後続の受信された信号を等化する前記ステップが、前記の抽出された制御チャネル情報をトレーニング・シーケンスとして用いて、前記フィルタ係数を更新するステップ（４５０）を備える
   請求項１記載の方法（３４０）。
3. 前記の抽出された制御チャネル情報を用いる前記ステップ（４５０，４１０）が、前記受信されたＣＤＭＡ信号を等化するため、復号されたパイロット信号と共に用いられる請求項１又は２記載の方法（３４０）。
4. 前記の受信されたＣＤＭＡ信号をＣＤＭＡ検出器を用いて処理する前記ステップが、同時のデータ・チャネル情報及び制御チャネル情報を処理するステップを備える請求項１から３のいずれか一項に記載の方法（３４０）。
5. 前記の抽出された制御チャネル情報が、高い拡散係数及び低い変調次数を備える請求項１から４のいずれか一項に記載の方法（３４０）。
6. 抽出する前記ステップ（４２０）が、ユーザ識別情報を抽出して、前記の後続のデータを等化すべきかどうかを識別するステップを備える請求項１から５のいずれか一項に記載の方法（３４０）。
7. フィルタ係数を更新する前記ステップ（４５０）が、次式
   

   

   を用いて、フィルタ係数を推定するステップを備える請求項１から６のいずれか一項に記載の方法（３４０）。
8. 前記の抽出された制御チャネル情報を用いて、後続の受信された信号を等化する前記ステップ（４５０，４１０）が、チップ等化器上で実行される請求項１から７のいずれか一項に記載の方法（３４０）。
9. 前記の抽出された制御チャネル情報が、適応変調及びコーディング・システムにおいて、ＣＤＭＡダウンリンク・チップ等化器のためのトレーニング・シーケンスとして用いられる請求項１から８のいずれか一項に記載の方法（３４０）。
10. 前記の抽出された制御チャネル情報が、ＭＩＭＯシステムにおいて等化のためのトレーニング・シーケンスとして用いられる請求項１から９のいずれか一項に記載の方法（３４０）。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法を実行するため１又はそれより多くのプロセッサを制御するプロセッサ実行可能命令を格納する記憶媒体。
12. 等化器機能（３４０）を有する符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）検出器（３３０）を備える集積回路であって、
    前記等化器機能が、制御チャネル情報に基づくトレーニング・シーケンスを用いて、受信された信号を等化するよう構成され、
    前記制御チャネル情報が、データ・チャネルを復号するのに用いられる情報を搬送することを特徴とする集積回路。
13. 前記等化器機能（３４０）が、受信された制御チャネル情報に応答して発生された更新されたフィルタ係数を受信するよう構成されたフィルタを備える請求項１２記載の集積回路。
14. データ・チャネル情報と当該データ・チャネル情報を復号するのに用いられる制御チャネル情報とを備える受信されたＣＤＭＡ信号を処理する信号処理機能部と前記信号処理機能部（３０８）に動作可能に結合された等化器機能部（３４０）とを有する符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）受信器を備える無線通信装置（１１２）であって、
    前記ＣＤＭＡ受信器は、前記処理機能部（３０８）が前記等化器機能（３４０）が前記の抽出された制御チャネル情報を用いて後続の受信された信号を等化するように制御チャネル情報を前記の処理されたＣＤＭＡ信号から抽出するよう構成されることにより特徴付けられている、無線通信装置（１１２）。
15. 前記ＣＤＭＡ受信器は更に、前記等化器機能部（３４０）がフィルタ係数を用いて前記の受信されたＣＤＭＡ信号を等化するフィルタであり、且つ前記の抽出された制御チャネル情報が前記フィルタ係数を更新するためトレーニング・シーケンスとして用いられることにより特徴付けられている請求項１４記載の無線通信装置（１１２）。
16. 前記信号処理機能（３０８）が、次式
    

    

    を用いて、フィルタ係数を推定する請求項１４又は１５記載の無線通信装置（１１２）。
17. 前記等化器機能部（３４０）が、制御チャネル情報及び１又はそれより多くの受信されたパイロット信号の両方に基づいている１又はそれより多くのトレーニング・シーケンスを用いて、受信されたＣＤＭＡ信号を等化するよう構成されている請求項１４から１６のいずれか一項に記載に無線通信装置（１１２）。
18. 前記信号処理機能部（３０８）が、ユーザ識別情報を前記制御チャネル情報から抽出して、前記の後続のデータを等化すべきかどうかを識別するよう構成されている請求項１４から１７のいずれか一項に記載の無線通信装置（１１２）。
19. 前記等化器機能部（３４０）が、チップ等化器である請求項１４から１８のいずれか一項に記載の無線通信装置（１１２）。
20. 前記無線通信装置（１１２）が、適応変調及びコーディング・システムで動作するよう構成されている請求項１４から１９のいずれか一項に記載の無線通信装置（１１２）。
21. 前記無線通信装置（１１２）が、ＣＤＭＡ ＭＩＭＯシステムで動作するよう構成されている請求項１４から１９のいずれか一項に記載の無線通信装置（１１２）。
22. 請求項１４から２０のいずれか一項に記載のＣＤＭＡ受信器を備える信号処理機能装置（３０８）。
23. 請求項１４から２１のいずれか一項に記載の無線通信装置（１１２）を支援するよう適合された通信システム（１００）。
24. 前記通信システム（１００）が、適応変調及びコーディング・システムである請求項２３に記載の通信システム（１００）。
25. 前記通信システム（１００）が、ＭＩＭＯシステムである請求項２３記載の通信システム（１００）。

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