JP2009504008A - 受信機発振器周波数を自動的に補正する方法および装置 - Google Patents

Abstract

受信機の局部発振器の周波数を自動的に補正するための方法および装置。プライマリ共通パイロットチャネル（ＣＰＩＣＨ）符号系列は、ＣＰＩＣＨ符号発生器によって、参照セル識別信号およびフレーム開始信号に基づいて生成される。受信された逆拡散ＣＰＩＣＨ符号系列は、推定される周波数誤差信号を生成するために使用される。推定される周波数誤差信号に基づいて、制御電圧発生器は、制御電圧信号を生成する。ＣＰＩＣＨ符号発生器は、ＨＳＤＰＡがアクティブであるときは高速ダウンリンクパケットアクセス（ＨＳＤＰＡ）サービングセルから、または、ＨＳＤＰＡがアクティブでないときはタイミング参照セルから、受信した信号に基づいてＣＰＩＣＨ符号系列を生成する。本発明は、時空送信ダイバーシチ（ＳＴＴＤ）が使用されるときに、送信ダイバーシチ表示の受信さえすることなく、完全な最大比結合利得を達成する。

Description

本発明は、無線通信システムに関する。より詳細には、本発明は、無線受信機で使用される局部発振器（ＬＯ：ｌｏｃａｌ ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）の周波数を自動的に補正するための方法および装置に関する。

受信機と送信機とを含む従来の無線通信システムでは、送信機に関する搬送波周波数オフセットおよびサンプリングクロックオフセットの補正のために、周波数自動補正（ＡＦＣ：automatic frequency correction）アルゴリズムが受信機によって使用される。これは一般に、パイロット信号を使用することによって実施される。しかし、送信ダイバーシチ、高速データパケットアクセス（ＨＳＤＰＡ：high speed data packet access）およびマクロダイバーシチが無線通信規格に導入されると、ＡＦＣアルゴリズムは、ＨＳＤＰＡサービスによって導入される、より厳格な要件に従わなければならない。

ＨＳＤＰＡサービスは、より高いデータレートを生じさせるために、より大きいコンステレーションサイズ（constellation size）を使用する。しかし、コンステレーションサイズが大きくなると、周波数誤差への感度が高まる。したがって、ＨＳＤＰＡサービスは、よりロバストなＡＦＣアルゴリズムを必要とする。これらの課題に加えて、ＡＦＣアルゴリズムは、受信機が複数のセルからのデータを同時に処理するマクロダイバーシチ環境で動作することがある。たとえば、第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ：third generation partnership project）周波数分割複式（ＦＤＤ：frequency division duplex）システムでは、受信機は、６つの隣接セルからのデータを同時に受信することがある。その場合、各セルからのそれぞれ異なるパイロット信号が存在する。

従来技術では、ＨＳＤＰＡおよび複数セル処理能力を備えたＡＦＣアルゴリズムは必要ない。一般に、従来技術は、ＡＦＣ初期ロックイン期間中（無線送受信装置（ＷＴＲＵ：wireless transmit/receive unit）と基地局の間のクロック同期）の送信ダイバーシチに対処していない。送信ダイバーシチ処理は、ブロードキャストチャネルを介して送信ダイバーシチの存在が確認された後にしか実施されない。したがって、送信ダイバーシチ処理は、初期の収束期間の間、ＡＦＣアルゴリズムに寄与しない。これによって、収束時間が増加し、収束の可能性が減少する。

従来技術には、送信周波数誤差の規格によって設定されたより緩い要件がある。これは一般に、２位相偏移変調（ＢＰＳＫ：binary phase shift keying）や４位相偏移変調（ＱＰＳＫ：quadrature phase shift keying）など、小さいコンステレーションサイズを有する受信機には十分である。しかし、より大きいコンステレーション、および１６を超えるＱＰＳＫでは、より厳格な要件が求められる。たとえば、３ＧＰＰ ＦＤＤ規格では、ＡＦＣアルゴリズムにおける０．１ｐｐｍ未満の周波数誤差が求められる。ＨＳＤＰＡサービスは、周波数誤差が０．０５ｐｐｍを超えた後、顕著に劣化する。この要件によって、ＡＦＣアルゴリズムは、従来技術では無視されまたは不要であった送信ダイバーシチおよびマクロダイバーシチを効率的に使用することを強いられる。

本発明は、電圧制御発振器（ＶＣＯ：voltage controlled oscillator）制御電圧信号を生成することによってアナログ無線機内の発振器の周波数を自動的に補正するための方法および装置に関する。本発明によるＡＦＣアルゴリズムは、ＷＴＲＵ内で周波数誤差を測定するために、基準信号として共通パイロットチャネル（ＣＰＩＣＨ：common pilot channel）を使用する。

プライマリＣＰＩＣＨ符号系列が、ＣＰＩＣＨ符号発生器によって、参照セル識別信号およびフレーム開始信号に基づいて生成される。受信した逆拡散ＣＰＩＣＨ系列は、推定された周波数誤差信号を生成するために使用される。制御電圧信号は、制御電圧発生器によって、推定された周波数誤差信号に基づいて生成される。ＣＰＩＣＨ符号発生器は、ＡＦＣ参照セルから受信した信号に基づいて、ＣＰＩＣＨ符号系列を生成する。ＡＦＣ参照セルは、ＨＳＤＰＡサービスがアクティブであるときは、ＨＳＤＰＡサービングセルであってもよく、またはＨＳＤＰＡサービスがアクティブでないときは、タイミング参照セルであってもよい。あるいは、それぞれ異なるセルに対応するＣＰＩＣＨ参照符号間の切換えなしに、固定の参照セルがＡＦＣアルゴリズムのために使用されてもよい。本発明は、時空送信ダイバーシチ（ＳＴＴＤ：space time transmit diversity）が使用されるときに、送信ダイバーシチ表示を受信することなしに、完全な最大比合成（ＭＲＣ：maximum ratio combining）利得を達成する。これは、任意のＡｌａｍｏｕｔｉベースの送信ダイバーシチ方式によって使用することができる。

本発明についてのより詳細な理解は、例示するために示されており、また添付の図面と併せて理解される好ましい実施形態についての以下の説明から得ることができる。

以下、用語「ＷＴＲＵ」には、それだけに限らないが、ユーザ機器、移動局、固定または移動加入者装置、ページャ、または無線環境内で動作することができる他の任意のタイプの装置が含まれる。

本発明の諸特徴は、集積回路（ＩＣ：integrated circuit）に組み込まれても、相互接続する多数の構成要素を含む回路内で構成されてもよい。

図１は、電圧制御される温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ：temperature compensated crystal oscillator）１１３を有するアナログ無線機１０２と、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ：analog-to-digital converter）１０４と、フィルタ１０６（たとえばルートレイズコサイン（ＲＲＣ：root raised cosine）フィルタ）と、ＡＦＣユニット１０８と、本発明に従ってＴＣＸＯの周波数を制御する制御電圧発生器１１０とを含む受信機１００の簡略ブロック図である。アンテナ（図示せず）を介して受信した無線周波数（ＲＦ：radio frequency）信号１０１は、アナログ無線機１０２によって処理され、受信したＲＦ信号を、ＴＣＸＯ １１３を使用して生成された信号と混合することによってベースバンド信号を生成する。ベースバンド信号１０３は、ＡＤＣ １０４によって、デジタル信号１０５に変換される。好ましくは２Ｘオーバーサンプリングされた信号であるデジタル信号１０５は、フィルタ１０６（パルス整形用）に入力され、このフィルタ１０６は、フィルタリングされたデジタル信号１０７をＡＦＣユニット１０８に出力する。２Ｘサンプリングレートは一例であり、任意のサンプリングレートを実施してもよいことに留意されたい。ＡＦＣユニット１０８は、推定された周波数誤差信号１０９を生成する。推定された周波数誤差信号１０９は、制御電圧発生器１１０によって、ＴＣＸＯ制御電圧信号１１１に変換される。

アナログ無線機１０２内のＴＣＸＯ １１３の周波数は、ＴＣＸＯ制御電圧信号１１１に基づいて決定される。理想的なＴＣＸＯ １１３の周波数は、以下のように、ＴＣＸＯ制御電圧信号１１１に比例する。
ｆ_ＴＣＸＯ＝λ・Ｖ_ｃｏｎｔ 数式（１）
ここで、λは、使用されている特定のＴＣＸＯによって決定されるＴＣＸＯ制御曲線の傾斜であり、ｆ_ＴＣＸＯはＴＣＸＯ周波数であり、Ｖ_ｃｏｎｔはＴＣＸＯ制御電圧である。

一般に、ユニバーサル地上無線アクセス（ＵＴＲＡ：universal terrestrial radio access）ＦＤＤシステム内の送信機および受信機のＬＯ間の周波数差は、±３ｐｐｍの大きさであり得る。これは、２ＧＨｚに近い搬送波周波数において約６ｋＨｚの周波数誤差に対応する。

本発明によれば、ＡＦＣアルゴリズムは、連続した位相推定値の差に基づく。ＡＦＣアルゴリズムは、システム要件に依存する異なるレートで実施してもよい。たとえば、ＡＦＣアルゴリズムは、３つの異なるモード、すなわち高速、低速および凍結(freeze)モードで実施してもよい。高速モードでは、ＡＦＣアルゴリズムは、低速モードより速く周波数誤差推定を更新する。凍結モードでは、ＡＦＣアルゴリズムは、凍結モードが終わるまで、最後の周波数誤差推定を維持する（すなわち周波数誤差推定は、凍結の間、同じままである）。凍結モードは、コンプレスモードおよび他の特別な場合に使用してもよい。

３ＧＰＰ ＦＤＤリリース５では、マクロダイバーシチがサポートされる。したがって、ＷＴＲＵは、アクティブセルリスト内の最大６つの異なるセルから、信号を受信し復調することができる。本発明によれば、マクロダイバーシチ処理は、単純化されたやり方でサポートされる。

図１の受信機１００で、ＡＦＣユニット１０８は、所与の任意のときに、１つのセルだけを処理する。セルは、ＨＳＤＰＡサービングセルまたはタイミング参照セルである。しかし、任意のセルを、信号処理フローの変更をすることなく、このアルゴリズムによって使用することができる。ＨＳＤＰＡサービングセルは、ＷＴＲＵに高速パケットデータを送信するセルであり、タイミング参照セルは、ＷＴＲＵが音声通信などの他のすべてのサービスを受信するセルである。これらのセルは、同じセルであっても、異なるセルであってもよい。

ＨＳＤＰＡがアクティブであるときは、ＡＦＣユニット１０８は、ＨＳＤＰＡサービングセルからの信号だけを処理する。これは、周波数がＨＳＤＰＡサービングセルに同期されることを意味する。ＨＳＤＰＡがアクティブでないときは、ＡＦＣユニット１０８は、タイミング参照セルからの信号だけを処理する。ＡＦＣ参照セル（すなわちＨＳＤＰＡサービングセルまたはタイミング参照セル）は、制御電圧セル１１０によって出力されたＴＣＸＯ制御電圧信号１１１によってアナログ無線機１０２のＴＣＸＯ １１３が更新された直後、および新しい更新のための処理が始まる前にだけ変更することができる。

好ましくは、ＡＦＣユニット１０８は、参照チャネルとしてプライマリＣＰＩＣＨを使用して、受信した信号における搬送波周波数誤差を測定する。送信機と受信機の両方に知られている系列を送信する任意のタイプのチャネルを使用してもよいことに留意されたい。ＣＰＩＣＨは、ＳＴＴＤがオンの状態で送信しても、オフの状態で送信してもよい。ＡＦＣユニット１０８は、ＣＰＩＣＨで送信ダイバーシチを利用するが、送信ダイバーシチインジケータを送信する必要はない。

ＳＴＴＤは、Ａｌａｍｏｕｔｉ送信ダイバーシチ法の実用例である。Ａｌａｍｏｕｔｉ送信ダイバーシチは、受信機内の非常に単純な処理を有するので、非常に普及している。しかし、この処理は、隣接したシンボル間に大きい周波数オフセットがある場合、または送信ダイバーシチ情報が知られていない場合は適用されない。本発明によるＡＦＣアルゴリズムは、送信ダイバーシチインジケータなしに、ＳＴＴＤ方式の十分なＭＲＣ利得を得る。これは、４倍処理、およびフレームごとに最初および最後のシンボルを廃棄することによって得られる。４倍処理は、４つの連続したＣＰＩＣＨシンボルから１つの位相誤差推定値を生成するためのプロセスである。

図２は、ＡＦＣユニット１０８および制御電圧発生器１１０の構成の詳細を示す、図１の受信機１００のブロック図である。本発明によれば、ＡＦＣユニット１０８は、ＣＰＩＣＨ符号発生器２０２とスライディングウィンドウ相関器２０４と位相ベクトル発生器２０６と位相ベクトル結合器２０８とを含むＡＦＣサブユニット２０１を含む。ＡＦＣユニット１０８はさらに、マルチパス結合器２１０と位相誤差推定器２１２と平均化ユニット２１４とループフィルタ２１６とを含む。

ＡＦＣユニット１０８内で、初期セル探索の完了後、ＡＦＣアルゴリズムが連続的に実施される。参照セル識別信号２５２（すなわちＨＳＤＰＡサービングセルまたはタイミング参照セルのセルＩＤ）、およびフレーム開始信号２５４が、ＣＰＩＣＨ符号発生器２０２に入力される。ＡＦＣユニット１０８は、フレーム開始信号２５４が提供された後に開始する。Ｐ−ＣＰＩＣＨ符号発生器２０２は、参照セルのプライマリ・スクランブル符号系列に基づいてＣＰＩＣＨ符号系列２０３を生成する。ＣＰＩＣＨ符号発生器２０２は、フレームごとにリセットされ、１Ｘチップレートで動作する。ＣＰＩＣＨ符号発生器２０２は、ＳＴＴＤがオンか、それともオフかに依存しないアンテナ１に対応する複素ＣＰＩＣＨ符号系列２０３を作成する。

ＣＰＩＣＨ符号系列２０３は、スライディングウィンドウ相関器２０４に入力される。スライディングウィンドウ相関器２０４は、連続した時点で、フィルタリングされたデジタル信号１０７とＣＰＩＣＨ符号系列２０３の間の複素相関を計算する。

各ＣＰＩＣＨシンボルについて、スライディングウィンドウの複素相関は好ましくは、可能なあらゆるマルチパス位置で実施される。ＡＦＣユニット１０８は、連続した複数のＣＰＩＣＨシンボルを処理する。たとえば、スライディングウィンドウ相関器２０４、位相ベクトル発生器２０６および位相ベクトル結合器２０８は、４つのＣＰＩＣＨシンボル（４連続数（quadruple））ごとに処理するように構成されてもよい。以下に、本発明について、例として４つのシンボルおよびユニバーサル移動通信サービス（ＵＭＴＳ：universal mobile telecommunication service）システムの場合を参照して説明する。しかし、以下の説明（特に数の記述）は、限定ではなく、例示するために示すものにすぎず、任意の数を処理してもよい（たとえば、位相誤差信号を生成する基礎として任意の数のシンボルを処理することができる）ことに留意されたい。

ＵＭＴＳでは、１つのフレームは、１５個のタイムスロットを含み、各タイムスロットは２，５６０個のチップを含み、ＣＰＩＣＨシンボル系列は、２５６の拡散率（spreading factor）で拡散される。したがって、各タイムスロットで１０個のＣＰＩＣＨシンボルが送信され、各フレームで１５０個のシンボルが送信される。シンボルは、必ずしもそうではないが好ましくは、まず各フレームの第２のシンボルから用いられ、各フレームの最初および最後のシンボルは廃棄され、残りの１４８個のシンボル（３７個の４連続数を含む）は、スライディングウィンドウ相関器２０４によって４連続数ごとに処理される。

図３は、受信機１００のＡＦＣユニット１０８のＡＦＣサブユニット２０１のブロック図である。図３に示されるように、スライディングウィンドウ相関器２０４は好ましくは、それぞれがマルチパス成分の特定の位置に割り当てられた複数のベクトル相関器２７４を含む。それぞれのベクトル相関器２７４は、関連するＣＰＩＣＨ符号発生器２０２によって生成されたＣＰＩＣＨ符号系列２０３を処理する。

図３に示すように、連続したＣＰＩＣＨシンボルは、ｋをシンボルのインデックスとして、Ｓ_ｋ、Ｓ_ｋ＋１、Ｓ_ｋ＋２およびＳ_ｋ＋３によって表される。これらのシンボルに関する対応する複素相関値は、それぞれＣ_ｋ（ｍ）、Ｃ_ｋ＋１（ｍ）、Ｃ_ｋ＋２（ｍ）およびＣ_ｋ＋３（ｍ）によって表され、ここで、インデックスｍは整数のマルチパス位置を表す。複素相関は、以下のように表すことができる。

ここで、ｋ＝２、６、１０、１４………１４６ であり、ｍ＝−５、−４、……、０、１、……５０ であり、ｒ（ｎ）は拡散入力系列を表し、ｐ（ｎ−ｍ）は、時間的推移ｍに対応するパイロット系列を表し、ｎは、離散時間のインデックスを表す。数式（２）から（５）を見て分かるように、それぞれのシンボルについて、奇数および偶数系列のそれぞれについて実施される５６個の複素相関がある。

位相ベクトル発生器２０６は、複素共役ユニット２７６と乗算器２７８とを含む。複素共役ユニット２７６は、たとえば２つのシンボルＳ_ｋ＋１およびＳ_ｋ＋３など、４連続数の連続した２つのシンボルのうちの１つのベクトル相関の複素共役を生成する。乗算器２７８は、Ｓ_ｋのベクトル相関とＳ_ｋ＋１のベクトル相関の複素共役を掛けて、位相ベクトルＰ^１を生成し、またＳ_ｋ＋２のベクトル相関とＳ_ｋ＋３のベクトル相関の複素共役を掛けて、位相ベクトルＰ^２を生成する。位相ベクトル発生器の入力レートは１／Ｔ_Ｓであり、出力レートは１／２Ｔ_Ｓである。ここで、Ｔ_Ｓは、ＣＰＩＣＨシンボルレートである。

位相ベクトルＰ^１およびＰ^２によって、２つのシンボル（すなわち２５６チップ）間の位相差に対応する位相誤差が明らかになる。位相ベクトルＰ^１およびＰ^２は、以下のように得られる。

位相ベクトル結合器２０８は、加算器２８０を含む。加算器２８０は、各４連続数の２つの位相ベクトルＰ^１とＰ^２を加算する。したがって、各４連続数について、結合された１つの位相ベクトルが以下のように生成される。

位相ベクトル結合器の入力レートは１／２Ｔ_Ｓであり、出力レートは、１／４Ｔ_Ｓである。送信ダイバーシチがオンの場合は、この操作は、２つのアンテナからの同相および逆位相成分を加算することに対応する。送信ダイバーシチがない場合は、これは、単一のアンテナに対応する２つの連続した位相ベクトルを加算することに対応する。

いずれの場合も、上記の数式によって、十分な処理利得がもたらされる。これは、ＭＲＣのような実施する送信ダイバーシチがある場合、および送信ダイバーシチがない場合に、４倍処理による損失がないことを意味する。これは、送信ダイバーシチインジケータ（ダイバーシチがオンか、それともオフか）を知らずに達成される。

各４連続数（すなわち４つの連続したシンボル）について、この操作（すなわち相関、位相ベクトル生成および位相ベクトル結合）が繰り返される。

図２を参照すると、マルチパス結合器２１０は、偶数と奇数の両方の系列のそれぞれ異なるマルチパス位置に対応する結合位相ベクトルを組み合わせる。マルチパス結合器２１０の目的は、弱いマルチパス成分を除去し、最も強いものだけを組み合わせることである。結合位相ベクトルはすべて、大きさ（magnitude）の閾値と比較され、閾値より大きい大きさを有するものだけが組み合わせられ、他のものは廃棄される。閾値は、最も強い結合位相ベクトルに基づいて定義してもよい。すべてのパスのうちで最も強い結合位相ベクトル、Ｐ_ｍａｘは、以下のように定義される。

ここで、ｍ＝−５、−４、−３、−２、−１、０、１、２、………５０ である。最大値は、シンボルレートの４分の１のレート（１／４Ｔ_Ｓ）で見られる。閾値は、以下のように、最大値にスケールファクタを掛けることによって定義してもよい。

大きさは、以下の近似式を使用して計算してもよい。

マルチパス結合ベクトルＰは単に、以下のように、閾値を超えるすべての位相ベクトルのコヒーレント加算である。

結合器の入出力レートは、１／４Ｔ_Ｓである。

位相誤差推定器２１２は、結合位相ベクトルＰの位相角を計算する。位相ベクトルの位相角は、その引数の逆タンジェントに等しい。位相誤差のために、粗い近似が使用されてもよい。この近似は、小さい位相角についてだけ正確な結果をもたらす。しかし、それは、その精度が実際に重要なときにだけである。位相誤差、Δθは、以下によって与えられる。

位相誤差推定器２１２の入力および出力レートは、１／４Ｔ_Ｓである。

推定位相誤差は、ループフィルタ２１６に渡される前に、平均化ユニット２１４によって複数フレームにわたって平均される。平均化は、以下のとおりである。

平均化時間は、ＡＦＣのモードに依存する。たとえば高速モードでは、平均化時間は、７４個の４連続数（すなわちＭ_ａｖ＝７４）に対応する２つのフレームであり得る。低速モードでは、平均化時間は、７４０個の４連続数（すなわちＭ_ａｖ＝７４０）に対応する２０個のフレームであり得る。

平均化期間が完了した後、平均位相誤差は、次の平均化期間の前にリセットされる。平均化ユニット２１４への入力レートは、１／４Ｔ_Ｓであり、出力レートは、２フレームごと、または２０フレームごとである。

ループフィルタ２１６は、図４に示すように、重み付きの積分器である。平均化ユニット２１４からの出力２１５は、係数β ２８２が掛けられ、加算器２８４および遅延ユニット２８６によって積分される。ループフィルタ２１６の出力は、以下のように書くことができる。

ループフィルタ２１６の入力および出力レートは、同じであり、ＡＦＣ操作モードに応じて２つまたは２０フレームごとである。

図２を再び参照すると、制御電圧発生器１１０は、制御電圧計算ユニット２１８とデジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）２２０とを含んでいる。ループフィルタ２１６から出力された推定位相誤差信号１０９、および割り当てられた受信機搬送波周波数２５６は、制御電圧計算ユニット２１８に入力される。制御電圧計算ユニット２１８は、周波数補正値を計算する。周波数補正値２１９は単に、位相誤差を２つの連続したシンボル間の継続時間で割った値である。したがって、周波数補正値２１９は、以下のように計算される。

ここで、Ｔ_Ｓはシンボル継続時間である。次いで、周波数補正値２１９は、ＴＣＸＯ制御電圧信号１１１になる、デジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）ステップ長に変換される。たとえば、ＤＡＣ ２２０は、１２ビット分解能を、したがって４０９６レベルを有してもよい。ＴＣＸＯの近似ダイナミックレンジが、２ＧＨｚの搬送波周波数について±１６ｋＨすなわち合計３２ｋＨｚに対応する±８ｐｐｍであると仮定すると、デジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）ステップサイズ、δは、３２０００／４０９６＝７．８１Ｈｚである。ＴＣＸＯ制御電圧信号１１１は単に、

によって見られ、ここで、λは、数式（１）に示すように、ＴＣＸＯ制御曲線の傾きである。λ＝１と仮定されている。しかし、λは、使用されている物理的なＴＣＸＯ １１３によって決定される値を有してもよい。値λは、総ループ利得に含まれるべきである。
したがって、

の実際的な平均値が、使用されている特定のＴＣＸＯ １１３によって決定された後、ループフィルタ係数

は、以下のように調整されるべきである。

ＴＣＸＯ制御電圧信号１１１は、アナログ無線機１０２内のＴＣＸＯ １１３（たとえば、それぞれ高速または低速操作モードに応じて２または２０フレームごとに）に加えられる。

＜＜実施形態＞＞
１．パイロットシンボルがパイロットチャネルを介して送信される無線通信システム内の受信機の局部発振器の周波数を自動的に補正する方法。

２．局部発振器によって生成された信号を使用して、受信したＲＦ信号をベースバンド信号に変換するステップを含み、局部発振器の周波数は制御電圧信号によって制御される実施形態１の方法。

３．ベースバンド信号のサンプルを生成するステップを含む実施形態１〜２のいずれかの方法。

４．対応するパイロット符号系列を有する、所定の数の連続したパイロットシンボルに対応するサンプルを処理することによって位相誤差信号を生成するステップをさらに含む実施形態３の方法。

５．位相誤差信号に基づいて制御電圧信号を生成するステップをさらに含む実施形態４の方法。

６．位相誤差信号は、Ｎ個のパイロット符号系列発生器によってＮ個の連続したパイロットシンボルに対応するパイロット符号系列を生成するステップによって生成される実施形態４〜５のいずれかの方法。

７．Ｎ個のスライディングウィンドウ相関器によってＮ個の連続したパイロットシンボルのそれぞれについてサンプルとパイロット符号系列の複素相関を生成するステップをさらに含む実施形態６の方法。

８．複数の位相ベクトル発生器によって２つの連続したパイロットシンボル間の位相ベクトルを生成するステップをさらに含む実施形態７の方法。

９．複数の位相ベクトル発生器によって生成された位相ベクトルを組み合わせることによって結合位相ベクトルを生成するステップをさらに含む実施形態８の方法。

１０．結合位相ベクトルに基づいて位相誤差信号を生成するステップをさらに含む実施形態９の方法。

１１．位相誤差信号を平均し、平均された位相誤差信号を累積するステップをさらに含む、実施形態３〜１０のいずれか方法。

１２．制御電圧は、位相誤差から周波数補正値を生成するステップによって生成される実施形態５〜１１のいずれかの方法。

１３．ＤＡＣを用いて周波数補正値を対応するアナログ値に変換することによって制御電圧信号を生成するステップをさらに含む実施形態１２の方法。

１４．パイロット符号系列はＡＦＣ参照セルに対応して生成される実施形態１〜１３のいずれかの方法。

１５．ＡＦＣ参照セルは、ＨＳＤＰＡサービスがアクティブであるときはＨＳＤＰＡサービングセルである実施形態１４の方法。

１６．ＡＦＣ参照セルは、ＨＳＤＰＡサービスがアクティブでないときはタイミング参照セルである実施形態１４の方法。

１７．パイロットシンボルの送信時にＳＴＴＤが使用される実施形態１〜１６のいずれかの方法。

１８．送信ダイバーシチ表示（indication）を受信せずにＭＲＣが達成される実施形態１７の方法。

１９．ＳＴＴＤはＡｌａｍｏｕｔｉ送信ダイバーシチによって実施される実施形態１７の方法。

２０．パイロット符号系列はＣＰＩＣＨ符号系列である実施形態１〜１９のいずれかの方法。

２１．連続した４つのパイロットシンボルごとに対応するサンプルが処理され、位相誤差信号を生成する実施形態４〜２０のいずれかの方法。

２２．パイロットシンボルがパイロットチャネル介して送信される無線通信システムにおいて、局部発振器の周波数誤差を自動的に補正するように構成された受信機。

２３．局部発振器によって生成された信号を使用して、受信したＲＦ信号をベースバンド信号に変換するためのアナログ無線機であって、局部発振器の周波数は制御電圧信号によって制御されるアナログ無線機を含む実施形態２２の受信機。

２４．ベースバンド信号のサンプルを生成するためのＡＤＣを含む実施形態２２〜２３のいずれかの受信機。

２５．対応するパイロット符号系列を有する、所定の数の連続したパイロットシンボルに対応するサンプルを処理することによって位相誤差信号を生成するためのＡＦＣユニットを含む実施形態２４の受信機。

２６．アナログ無線機およびＡＦＣユニットと通信する、位相誤差信号に基づいて制御電圧信号を生成するための制御電圧発生器を含む実施形態２５の受信機。

２７．ＡＦＣユニットは、Ｎ個の連続したパイロットシンボルに対応するパイロット符号系列をそれぞれが生成する、Ｎ個のパイロット符号系列発生器を含む実施形態２５〜２６のいずれかの受信機。

２８．ＡＦＣユニットは、Ｎ個の連続したパイロットシンボルのそれぞれについてサンプルとパイロット符号系列の複素相関をそれぞれが生成する、Ｎ個のスライディングウィンドウ相関器を含む実施形態２７の受信機。

２９．ＡＦＣユニットは、２つの連続したパイロットシンボル間の位相ベクトルをそれぞれが生成する、複数の位相ベクトル発生器を含む実施形態２８の受信機。

３０．ＡＦＣユニットは、複数の位相ベクトル発生器によって生成された位相ベクトルを組み合わせることによって結合位相ベクトルを生成するための位相ベクトル結合器を含む実施形態２９の受信機。

３１．ＡＦＣユニットは、結合位相ベクトルに基づいて位相誤差信号を生成するための位相誤差推定器を含む実施形態３０の受信機。

３２．ＡＦＣユニットはさらに、位相誤差推定器によって生成された位相誤差信号を平均するための平均化ユニットを含む実施形態２５〜３１のいずれかの受信機。

３３．ＡＦＣユニットは、平均された位相誤差信号を累積するためのループフィルタを含む実施形態３２の受信機。

３４．ＡＦＣユニットは、マルチパス結合器と、Ｎ個のパイロット符号系列発生器、Ｎ個のスライディングウィンドウ相関器、位相ベクトル発生器および位相ベクトル結合器の複数のセットとを含み、それぞれのセットは複数のマルチパス成分のうちの１つに割り当てられ、それによってマルチパス結合器は位相ベクトル結合器の出力を組み合わせる実施形態２５〜３３のいずれかの受信機。

３５．制御電圧発生器は、位相誤差に基づいて周波数補正値を生成するための制御電圧計算ユニットを含む実施形態２６〜３４のいずれかの受信機。

３６．制御電圧発生器は、周波数補正値に基づいて制御電圧信号を生成するためのＤＡＣを含む実施形態３５の受信機。

３７．パイロット符号系列発生器はそれぞれ、ＡＦＣ参照セルに対応するパイロット符号系列信号を生成する実施形態２７〜３６のいずれかの受信機。

３８．ＡＦＣ参照セルは、ＨＳＤＰＡサービスがアクティブであるときはＨＳＤＰＡサービングセルである実施形態３７の受信機。

３９．ＡＦＣ参照セルは、ＨＳＤＰＡサービスがアクティブでないときはタイミング参照セルである実施形態３７の受信機。

４０．パイロットシンボルの送信時にＳＴＴＤが使用される実施形態２２〜３９のいずれかの受信機。

４１．送信ダイバーシチ表示を受信せずにＭＲＣが達成される実施形態２２〜４０のいずれかの受信機。

４２．ＳＴＴＤは、Ａｌａｍｏｕｔｉ送信ダイバーシチによって実施される実施形態４１の受信機。

４３．パイロット符号系列はＣＰＩＣＨ符号系列である実施形態２２〜４２のいずれかの受信機。

４４．パイロット符号系列発生器はそれぞれ、フレーム開始信号が新しいフレームが開始することを示すたびにリセットされる実施形態２７〜４３のいずれかの受信機。

４５．パイロット符号系列発生器はそれぞれ、チップレートで動作する実施形態２７〜４４のいずれかの受信機。

４６．４つの連続したパイロットシンボルごとに対応するサンプルが処理され、位相誤差信号を生成する実施形態２５〜４５のいずれかの受信機。

４７．パイロットシンボルがパイロットチャネルを介して送信される無線通信システム内の受信機の局部発振器の周波数誤差を自動的に補正するように構成されたＩＣ。

４８．局部発振器によって生成された信号を使用して、受信したＲＦ信号をベースバンド信号に変換するためのアナログ無線機であって、局部発振器の周波数は制御電圧信号によって制御されるアナログ無線機を含む実施形態４７のＩＣ。

４９．ベースバンド信号のサンプルを生成するためのＡＤＣを含む実施形態４７〜４８のいずれかのＩＣ。

５０．対応するパイロット符号系列を有する、所定の数の連続したパイロットシンボルに対応するサンプルを処理することによって位相誤差信号を生成するためのＡＦＣユニットを含む実施形態４９の受信機。

５１．アナログ無線機およびＡＦＣユニットと通信する、位相誤差信号に基づいて制御電圧信号を生成するための制御電圧発生器を含む実施形態５０の受信機。

５２．ＡＦＣユニットは、Ｎ個の連続したパイロットシンボルに対応するパイロット符号系列をそれぞれが生成する、Ｎ個のパイロット符号系列発生器を含む実施形態５０〜５１のいずれかの受信機。

５３．ＡＦＣユニットは、Ｎ個の連続したパイロットシンボルのそれぞれについてサンプルとパイロット符号系列の複素相関をそれぞれが生成する、Ｎ個のスライディングウィンドウ相関器を含む実施形態５２の受信機。

５４．ＡＦＣユニットは、２つの連続したパイロットシンボル間の位相ベクトルをそれぞれが生成する複数の位相ベクトル発生器を含む実施形態５３の受信機。

５５．ＡＦＣユニットは、複数の位相ベクトル発生器によって生成された位相ベクトルを組み合わせることによって結合位相ベクトルを生成するための位相ベクトル結合器を含む実施形態５４の受信機。

５６．ＡＦＣユニットは、結合位相ベクトルに基づいて位相誤差信号を生成するための位相誤差推定器を含む実施形態５５の受信機。

５７．ＡＦＣユニットはさらに、位相誤差推定器によって生成された位相誤差信号を平均するための平均化ユニットを含む実施形態５０〜５６のいずれかの受信機。

５８．ＡＦＣユニットは、平均された位相誤差信号を累積するためのループフィルタを含む実施形態５７の受信機。

５９．ＡＦＣユニットは、マルチパス結合器と、Ｎ個のパイロット符号系列発生器、Ｎ個のスライディングウィンドウ相関器、位相ベクトル発生器および位相ベクトル結合器の複数のセットとを含み、それぞれのセットは複数のマルチパス成分のうちの１つに割り当てられ、それによってマルチパス結合器は位相ベクトル結合器の出力を組み合わせる実施形態５０〜５８のいずれかの受信機。

６０．制御電圧発生器は、位相誤差に基づいて周波数補正値を生成するための制御電圧計算ユニットを含む実施形態５１〜５９のいずれかの受信機。

６１．制御電圧発生器は、周波数補正値に基づいて制御電圧信号を生成するためのＤＡＣを含む実施形態６０の受信機。

６２．パイロット符号系列発生器はそれぞれ、ＡＦＣ参照セルに対応するパイロット符号系列信号を生成する実施形態５２〜６１のいずれかの受信機。

６３．ＡＦＣ参照セルは、ＨＳＤＰＡサービスがアクティブであるときはＨＳＤＰＡサービングセルである実施形態６２の受信機。

６４．ＡＦＣ参照セルは、ＨＳＤＰＡサービスがアクティブでないときはタイミング参照セルである実施形態６２の受信機。

６５．パイロットシンボルの送信時にＳＴＴＤが使用される実施形態４７〜６４のいずれかの受信機。

６６．送信ダイバーシチ表示を受信せずにＭＲＣが達成される実施形態４７〜６５のいずれかの受信機。

６７．ＳＴＴＤは、Ａｌａｍｏｕｔｉ送信ダイバーシチによって実施される実施形態６６の受信機。

６８．パイロット符号系列はＣＰＩＣＨ符号系列である実施形態４７〜６７のいずれかの受信機。

６９．パイロット符号系列発生器はそれぞれ、フレーム開始信号が新しいフレームが開始することを示すたびにリセットされる実施形態５２〜６８のいずれかの受信機。

７０．パイロット符号系列発生器はそれぞれチップレートで動作する実施形態５２〜６９のいずれかの受信機。

７１．位相誤差信号を生成するために、４つの連続したパイロットシンボルごとに対応するサンプルが処理される実施形態５０〜７０のいずれかの受信機。

本発明の諸特徴および要素について、好ましい実施形態において、特定の組合せで述べたが、それぞれの特徴または要素は、好ましい実施形態の他の特徴および要素なしで単独に、あるいは本発明の他の特徴および要素を伴うまたは伴わない様々な組合せで使用することができる。

本発明によるＡＦＣユニットと制御電圧発生器とを含む受信機の簡略化ブロック図である。 ＡＦＣユニットおよび制御電圧発生器の構成の詳細を示す図１の受信機のブロック図である。 図１の受信機のＡＦＣサブユニットのブロック図である。 図１の受信機のＡＦＣユニット内のループフィルタの図である。

Claims (42)

1. パイロットシンボルがパイロットチャネルを介して送信される無線通信システムにおいて、受信機の局部発振器の周波数を自動的に補正する方法であって、
   （ａ）前記局部発振器によって生成された信号を使用して、受信した無線周波数（ＲＦ）信号をベースバンド信号に変換するステップであって、前記局部発振器の周波数は制御電圧信号によって制御される、ステップと、
   （ｂ）前記ベースバンド信号のサンプルを生成するステップと、
   （ｃ）対応するパイロット符号系列を有する、所定の数の連続したパイロットシンボルに対応するサンプルを処理することによって位相誤差信号を生成するステップと、
   （ｄ）前記位相誤差信号に基づいて制御電圧信号を生成するステップと
   を備えることを特徴とする方法。
2. ステップ（ｃ）は、
   Ｎ個のパイロット符号系列発生器によって、Ｎ個の連続したパイロットシンボルに対応するパイロット符号系列を生成するステップと、
   Ｎ個のスライディングウィンドウ相関器によって、前記Ｎ個の連続したパイロットシンボルのそれぞれについて、サンプルとパイロット符号系列の複素相関を生成するステップと、
   複数の位相ベクトル発生器によって、２つの連続したパイロットシンボル間の位相ベクトルを生成するステップと、
   前記複数の位相ベクトル発生器によって生成された位相ベクトルを組み合わせることによって結合位相ベクトルを生成するステップと、
   前記結合位相ベクトルに基づいて前記位相誤差信号を生成するステップと
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記位相誤差信号を平均するステップと、
   前記平均された位相誤差信号を累積するステップと
   をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. ステップ（ｄ）は、
   前記位相誤差から周波数補正値を生成するステップと、
   デジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）を用いて、前記周波数補正値を対応するアナログ値に変換することによって前記制御電圧信号を生成するステップと
   を含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
5. 前記パイロット符号系列は、自動周波数補正（ＡＦＣ）参照セルに対応して生成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記ＡＦＣ参照セルは、高速ダウンリンクパケットアクセス（ＨＳＤＰＡ）サービスがアクティブであるときはＨＳＤＰＡサービングセルであることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 前記ＡＦＣ参照セルは、高速ダウンリンクパケットアクセス（ＨＳＤＰＡ）サービスがアクティブでないときはタイミング参照セルであることを特徴とする請求項５に記載の方法。
8. 前記パイロットシンボルの送信時に時空送信ダイバーシチ（ＳＴＴＤ）が使用されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
9. 送信ダイバーシチ表示の受信なしに最大比結合（ＭＲＣ）が達成されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 前記ＳＴＴＤは、Ａｌａｍｏｕｔｉ送信ダイバーシチによって実施されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
11. 前記パイロット符号系列は、プライマリ共通パイロットチャネル（ＣＰＩＣＨ）符号系列であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
12. 前記位相誤差信号を生成するために、４つの連続したパイロットシンボルごとに対応するサンプルが処理されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
13. パイロットシンボルがパイロットチャネルを介して送信される無線通信システムにおいて、受信機の局部発振器の周波数を自動的に補正するように構成された前記受信機であって、
    前記局部発振器によって生成された信号を使用して、受信した無線周波数（ＲＦ）信号をベースバンド信号に変換するアナログ無線機であって、前記局部発振器の周波数は制御電圧信号によって制御される、アナログ無線機と、
    前記ベースバンド信号のサンプルを生成するアナログデジタル変換器（ＡＣＤ）と、
    対応するパイロット符号系列を有する、所定の数の連続したパイロットシンボルに対応するサンプルを処理することによって位相誤差信号を生成する自動周波数補正（ＡＦＣ）ユニットと、
    前記アナログ無線機および前記ＡＦＣユニットと通信する制御電圧発生器であって、前記位相誤差信号に基づいて前記位相電圧信号を生成する制御電圧発生器と
    を備えることを特徴とする受信機。
14. Ｎ個の連続したパイロットシンボルに対応するパイロット符号系列をそれぞれが生成するＮ個のパイロット符号系列発生器と、
    前記Ｎ個の連続したパイロットシンボルのそれぞれについて、サンプルとパイロット符号系列の複素相関をそれぞれが生成するＮ個のスライディングウィンドウ相関器と、
    ２つの連続したパイロットシンボル間の位相ベクトルをそれぞれが生成する複数の位相ベクトル発生器と、
    前記複数の位相ベクトル発生器によって生成された位相ベクトルを組み合わせることによって結合位相ベクトルを生成するための位相ベクトル結合器と、
    前記結合位相ベクトルに基づいて前記位相誤差信号を生成するための位相誤差推定器と
    を含むことを特徴とする請求項１３に記載の受信機。
15. 前記ＡＦＣユニットはさらに、
    前記位相誤差推定器によって前記位相誤差信号を平均するための平均化ユニットと、
    前記平均された位相誤差信号を累積するためのループフィルタと
    を含むことを特徴とする請求項１４に記載の受信機。
16. 前記ＡＦＣユニットは、マルチパス結合器と、Ｎ個のパイロット符号系列発生器、Ｎ個のスライディングウィンドウ相関器、位相ベクトル発生器および位相ベクトル結合器の複数のセットとを含み、それぞれのセットは複数のマルチパス成分のうちの１つに割り当てられ、それによって前記マルチパス結合器は前記位相ベクトル結合器の出力を組み合わせることを特徴とする請求項１４に記載の受信機。
17. 前記制御電圧発生器は、
    前記位相誤差に基づいて周波数補正値を生成するための制御電圧計算ユニットと、
    前記周波数補正値に基づいて前記制御電圧信号を生成するためのデジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）と
    を含むことを特徴とする請求項１４に記載の受信機。
18. 前記パイロット符号系列発生器はそれぞれ、ＡＦＣ参照セルに対応する前記パイロット符号系列信号を生成することを特徴とする請求項１４に記載の受信機。
19. 前記ＡＦＣ参照セルは、高速ダウンリンクパケットアクセス（ＨＳＤＰＡ）サービスがアクティブであるときはＨＳＤＰＡサービングセルであることを特徴とする請求項１８に記載の受信機。
20. 前記ＡＦＣ参照セルは、高速ダウンリンクパケットアクセス（ＨＳＤＰＡ）サービスがアクティブでないときはタイミング参照セルであることを特徴とする請求項１８に記載の受信機。
21. 前記パイロットシンボルの送信時に時空送信ダイバーシチ（ＳＴＴＤ）が使用されることを特徴とする請求項１３に記載の受信機。
22. 送信ダイバーシチ表示を受信せずに最大比結合（ＭＲＣ）が達成されることを特徴とする請求項２１に記載の受信機。
23. 前記ＳＴＴＤがＡｌａｍｏｕｔｉ送信ダイバーシチによって実施されることを特徴とする請求項２１に記載の受信機。
24. 前記パイロット符号系列はプライマリ共通パイロットチャネル（ＣＰＩＣＨ）符号系列であることを特徴とする請求項１４に記載の受信機。
25. 前記パイロット符号系列発生器はそれぞれ、フレーム開始信号が新しいフレームが開始することを示すたびにリセットされることを特徴とする請求項１４に記載の受信機。
26. 前記パイロット符号系列発生器はそれぞれ、チップレートで動作することを特徴とする請求項１４に記載の受信機。
27. 前記位相誤差信号を生成するために、４つの連続したパイロットシンボルごとに対応するサンプルが処理されることを特徴とする請求項１３に記載の受信機。
28. パイロットシンボルがパイロットチャネルを介して送信される無線通信システムにおいて、受信機の局部発振器の周波数誤差を自動的に補正するように構成された集積回路（ＩＣ）であって、
    前記局部発振器によって生成された信号を使用して、受信した無線周波数（ＲＦ）信号をベースバンド信号に変換するためのアナログ無線機であって、前記局部発振器の周波数は制御電圧信号によって制御される、アナログ無線機と、
    前記ベースバンド信号のサンプルを生成するためのアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）と、
    対応するパイロット符号系列を有する、所定の数の連続したパイロットシンボルに対応するサンプルを処理することによって位相誤差信号を生成するための自動周波数補正（ＡＦＣ）ユニットと、
    前記アナログ無線機および前記ＡＦＣユニットと通信する、前記位相誤差信号に基づいて前記制御電圧信号を生成するための制御電圧発生器と
    を備えることを特徴とするＩＣ。
29. 前記ＡＦＣユニットは、
    Ｎ個の連続したパイロットシンボルに対応するパイロット符号系列をそれぞれが生成するＮ個のパイロット符号系列発生器と、
    前記Ｎ個の連続したパイロットシンボルのそれぞれについて、サンプルとパイロット符号系列の複素相関をそれぞれが生成するＮ個のスライディングウィンドウ相関器と、
    ２つの連続したパイロットシンボル間の位相ベクトルをそれぞれが生成する複数の位相ベクトル発生器と、
    前記複数の位相ベクトル発生器によって生成された位相ベクトルを組み合わせることによって結合位相ベクトルを生成するための位相ベクトル結合器と、
    前記結合位相ベクトルに基づいて前記位相誤差信号を生成するための位相誤差推定器と
    を含むことを特徴とする請求項２８に記載のＩＣ。
30. 前記ＡＦＣユニットはさらに、
    前記位相誤差推定器によって生成された前記位相誤差信号を平均するための平均化ユニットと、
    前記平均された位相誤差信号を累積するためのループフィルタと
    を含むことを特徴とする請求項２９に記載のＩＣ。
31. 前記ＡＦＣユニットは、マルチパス結合器と、Ｎ個のパイロット符号系列発生器、Ｎ個のスライディングウィンドウ相関器、位相ベクトル発生器および位相ベクトル結合器の複数のセットとを含み、それぞれのセットは複数のマルチパス成分のうちの１つに割り当てられ、それによって前記マルチパス結合器は前記位相ベクトル結合器の出力を組み合わせることを特徴とする請求項２９に記載のＩＣ。
32. 前記制御電圧発生器は、
    前記位相誤差に基づいて周波数補正値を生成するための制御電圧計算ユニットと、
    前記周波数補正値に基づいて前記制御電圧信号を生成するためのデジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）と
    を含むことを特徴とする請求項２９に記載のＩＣ。
33. 前記パイロット符号系列発生器はそれぞれ、ＡＦＣ参照セルに対応する前記パイロット符号系列信号を生成することを特徴とする請求項２９に記載のＩＣ。
34. 前記ＡＦＣ参照セルは、高速ダウンリンクパケットアクセス（ＨＳＤＰＡ）サービスがアクティブであるときはＨＳＤＰＡサービングセルであることを特徴とする請求項３３に記載のＩＣ。
35. 前記ＡＦＣ参照セルは、高速ダウンリンクパケットアクセス（ＨＳＤＰＡ）サービスがアクティブでないときはタイミング参照セルであることを特徴とする請求項３３に記載のＩＣ。
36. 前記パイロットシンボルの送信時に時空送信ダイバーシチ（ＳＴＴＤ）が使用されることを特徴とする請求項２８に記載のＩＣ。
37. 送信ダイバーシチ表示を受信せずに最大比結合（ＭＲＣ）が達成されることを特徴とする請求項３６に記載のＩＣ。
38. 前記ＳＴＴＤはＡｌａｍｏｕｔｉ送信ダイバーシチによって実施されることを特徴とする請求項３６に記載のＩＣ。
39. 前記パイロット符号系列はプライマリ共通パイロットチャネル（ＣＰＩＣＨ）符号系列であることを特徴とする請求項２９に記載のＩＣ。
40. 前記パイロット符号系列発生器はそれぞれ、フレーム開始信号が新しいフレームが開始することを示すたびにリセットされることを特徴とする請求項２９に記載のＩＣ。
41. 前記パイロット符号系列発生器はそれぞれ、チップレートで動作することを特徴とする請求項２９に記載のＩＣ。
42. 前記位相誤差信号を生成するために、４つの連続したパイロットシンボルごとに対応するサンプルが処理されることを特徴とする請求項２８に記載のＩＣ。

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