JP2010148117A - レーキフィンガー処理を低減するためのシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レーキフィンガー処理を低減して、消費電力を低減すること。
【解決手段】受信機におけるレーキフィンガー処理を制御する方法は、送信電力の増加前の全てのフィンガーによる取得エネルギーＥ_{ｂｅｆｏｒｅ}を決定すること、送信電力の増加後のｉ個のフィンガーによる取得エネルギーＥ_{ａｆｔｅｒ}を決定すること、Ｅ_{ａｆｔｅｒ}が、実質的にＥ_{ｂｅｆｏｒｅ}よりも大きいか、若しくは等しくなるように、処理に必要とされる複数のフィンガーのｉ個のフィンガーを決定することを有する。
【選択図】図３

Description

本開示は、一般に、無線通信に関し、特に、無線ネットワークにおけるレーキフィンガー処理の低減のための様々なシステム及び技術に関する。

複数のユーザが共通の通信媒体にアクセスすることを可能にするよう設計された通信システムは、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）、空間分割多元接続（ＳＤＭＡ）、極性分割多元接続（ＰＤＭＡ）、あるいは当該技術で周知のその他の変調技術に基づきうる。これら変調技術は、通信システムの複数のユーザから受信された信号を復調し、それによって、通信システムの能力の増加を可能にする。それと共に、例えば先進移動電話サービス（ＡＭＰＳ）、グローバルシステムフォーモバイルコミュニケーション（ＧＳＭ）、及びその他いくつかの無線システムを含む様々な無線システムが構築されている。

従来の無線通信では、アクセスネットワークは、多くのデバイスのための通信をサポートするために一般に使用される。アクセスネットワークは、一般に、地理的な領域の至る所に分散した複数の固定サイト基地局を用いて実現される。この地理的な領域は、一般に、セルとして知られるより小さな領域に細分割される。各基地局は、それぞれのセル内のデバイスに役立つように構成されうる。異なるセル領域を横切って変動するトラッフィック要求がある場合、アクセスネットワークは容易に再構成されないかもしれない。

従来のアクセスネットワークとは対照的に、アドホックネットワークは動的である。しばしば端末と称される多くの無線通信デバイスが結合し、ネットワークを形成する際に、アドホックネットワークが形成されうる。アドホックネットワーク内の端末は、ホスト又はルータの何れかとして作動することができる。したがって、アドホックネットワークは、より効率的な方法で、既存のトラフィック要求を満たすように容易に再構成されうる。更に、アドホックネットワークは、従来のアクセスネットワークによって必要とされるインフラストラクチャーを必要としない。これは、アドホックネットワークを、将来に対する魅力的な選択肢にする。

従来のＣＤＭＡ通信システムでは、加入者局は、ネットワークにアクセスするか、あるいは１つ又は複数の基地局を通って他の加入者局と通信しうる。加入者局は端末とも呼ぶことができる。各基地局は、一般にセルと呼ばれる具体的な地理的領域における全ての加入者局に役立つように構成される。いくつかの高トラフィックアプリケーションでは、セルは、各セクタのために役立つ基地局を有するセクタに分割されうる。各基地局は、基地局と同期するために加入者局によって使用されるパイロット信号を送信し、加入者局が一旦基地局と同期すると、送信された信号のコヒーレントな復調が行われる。加入者局は、一般に、最も強いパイロット信号を有する基地局と通信チャネルを確立する。

加入者局は、受信した順方向リンク信号の信号対雑音及び干渉比Ｃ／Ｉを計算する。順方向リンクは、基地局から加入者局への送信を指す。また、逆方向リンクは加入者局から基地局への送信を指す。加入者局のＣ／Ｉは、基地局から加入者局への順方向リンクのためにサポート可能なデータレートを決定する。すなわち、順方向リンクのために与えられたパフォーマンスレベルは、対応するＣ／Ｉレベルにおいて達成される。データレートを選択するための方法及び装置は、本発明の譲受人に譲渡され、２００３年６月３日に発行された「高データレートパケット送信のための方法及び装置」（METHOD AND APPARATUS FOR HIGH RATE PACKET TRANSMISSION）と題された米国特許６，５７４，２１１号に開示されている（特許文献１）。

基地局が加入者局へデータを送信する電力は、順方向リンク送信電力と呼ばれる。順方向リンク送信電力は、順方向リンクによってデータを高信頼性で送信するために必要なレベルにある。同様に、加入者局が基地局へデータを送信する電力は、逆方向リンク送信電力と呼ばれる。逆方向リンク送信電力は、逆方向リンクによってデータを高信頼性で送信するために必要なレベルにある。

送信している加入者局の数が増加すると、各加入者局に対する干渉が増加する。したがって、他の加入者局通信との有害な干渉を回避するために、加入者局送信電力を制御することが望ましい。

超広帯域（ＵＷＢ）は、アドホックネットワークで実現されうる通信技術の例である。ＵＷＢは、広い周波数帯幅によって高速通信を提供する。同時に、ＵＷＢ信号は、電力をほとんど消費しない非常に短いパルスで送信される。ＵＷＢ信号の出力電力は非常に低いので、他のＲＦ技術に対して雑音のように見え、より干渉を小さくする。

アドホックネットワークでは、端末は動的に加えられる。より多くの端末が加えられると、通信している各端末は、自己が通信している端末以外の端末に対してより多くの干渉を生成する。したがって、他の端末の通信に対する有害な干渉を回避するために、端末送信電力を制御することが望ましい。

米国特許６，５７４，２１１号 米国特許４，９０１，３０７号 米国特許５，１０２，４５９号 米国特許５，１０９，３９０号 米国特許５，５０６，８６５号 米国特許出願１０／８５９，４１１号

従来式であれアドホックであれ、レーキ受信機を利用する無線通信システムでは、ダイバーシティーは、分離可能なマルチパスを組み合わせる。レーキ受信機では、復調要素すなわち「フィンガー」は、マルチパスに割り当てられる。受信電力消費量が、レーキフィンガー内の電力消費量によって支配される場合、レーキフィンガー処理を低減するシステム及び方法は、電力消費量をも著しく低減する。

したがって、求められるものは、レーキフィンガー処理を低減し、通信システムにおける電力消費量を低減するシステム及び方法である。

１つの局面では、レーキ受信機におけるフィンガーの数を減らす方法は、送信電力を増加する前の全てのフィンガーによる取得エネルギーＥ_{ｂｅｆｏｒｅ}を決定することと、デルタ送信電力まで送信電力を増加することと、ｉ個のフィンガーによる取得エネルギーＥ_{ａｆｔｅｒ}を決定することと、Ｅ_{ａｆｔｅｒ}が、実質的にＥ_{ｂｅｆｏｒｅ}よりも大きいか又は等しくなるように、処理に必要とされるｉ個のフィンガーを決定することとを備える。

局面では、デルタ送信電力は３ｄＢである。別の局面では、デルタ送信電力は、受信電力消費量の所望の減少に基づく。また別の局面では、デルタ送信電力は、信号対干渉及び雑音比（ＳＩＮＲ）に基づく。更なる局面では、デルタ送信電力は、マルチパスの電力プロファイルに基づく。

本発明の他の実施形態は、本発明の様々な実施形態が実例として示され記載される以下の詳細説明から、当業者に容易に明白になるだろうことが理解される。理解されるように、本発明は、その他および異なる実施形態とすることができ、その幾つかの詳細は、全て本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、他の様々な局面における変形が可能である。従って、図面及び詳細説明は、本質的に例示としてみなされ、限定的とみなされない。

本発明の局面は、添付図面中において、限定としてではなく一例として例示される。

図１は端末の一例を例示する機能ブロック図である。 図２は復調システムのブロック図である。 図３は密に配置されたマルチパスコンポーネントの効果的な復調のために提供する受信機構成の実例である。 図４は実施形態に従って、レーキ受信機において使用するフィンガー数を決定するフローチャートを示す。

添付図面に関連して以下に述べる詳細説明は、本発明の様々な実施形態の説明として意図され、本発明が実行されうる唯一の実施形態を表すようには意図されない。本開示で記載される各実施形態は、単に本発明の一例又は実例として提供され、他の実施形態に対して好適又は有利であると必ずしも解釈されるべきでない。詳細説明は、本発明の完全な理解を提供する目的で、具体的な詳細を含んでいる。しかしながら、本発明がこれら具体的詳細無しで実現されうることは当業者に明白だろう。いくつかのインスタンスでは、本発明の概念を不明瞭にしないように、周知の構成及びデバイスが、ブロック図形式で示される。単に便宜さと明瞭さのためであって、本発明の範囲を制限するように意図されることなく、頭文字及び他の記述的な用語が使用されて良い。

用語「典型的」（exemplary）は、本明細書では、一例、インスタンス、又は実例として役立つことを意味するためにのみ使用される。本明細書で「典型的」（exemplary）として記載された実施形態は、他の実施形態よりも好適であるとか、有利であるとか必ずしも解釈される必要はない。

以下の詳細説明では、本発明の種々の局面は、ＣＤＭＡ無線通信システムに関して記載されうる。これら発明的局面が、この用途での使用によく適しているかもしれない一方、これらの発明的局面は、従来型無線通信を含む様々な他の通信環境での使用にも同様に適用可能であることを当業者は容易に認識するだろう。従って、ＣＤＭＡ通信システムへの何れの参照も、本発明的局面が広範囲の用途を持つという理解の下、本発明的局面を例示することのみが意図されている。

ＣＤＭＡ技術は多くの長所を持つ。典型的なＣＤＭＡシステムは、本発明の譲受人に譲渡され、「衛星又は地上中継器を用いたスペクトラム拡散多元接続通信システム」（SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS）と題された米国特許４，９０１，３０７号（特許文献２）に記載されている。

米国特許４，９０１，３０７号、及び本発明の譲受人に譲渡され、「ＣＤＭＡセルラ電話システムにおいて信号波形を生成するシステム及び方法」（SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING SIGNAL WAVEFORMS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM）と題された米国特許５，１０２，４５９号（特許文献３）で説明されたＣＤＭＡ変調技術は、例えばマルチパス及びフェージングのような地上チャネルの特別な問題を緩和する。システムパフォーマンスに対する障害ではなく、狭帯域システムを持っているので、分離可能なマルチパスは、増強されたモデムパフォーマンスのためにモバイルレーキ受信機内で結合されるダイバーシティーになりえる。ＣＤＭＡ信号の改良された受信のためのレーキ受信機の使用は、本発明の譲受人に譲渡され、「ＣＤＭＡセルラ電話システムにおけるダイバーシティー受信機」（DIVERSITY RECEIVER IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM）と題された米国特許５，１０９，３９０号（特許文献４）に開示されている。モバイル無線チャネルでは、マルチパスは、例えば建物、木、自動車、及び人間のような環境における障害物からの信号の反射によって生成される。一般に、モバイル無線チャネルは、マルチパスを形成する構造物の相対運動による時間変動マルチパスチャネルである。例えば、理想的なインパルスが、時間変動マルチパスチャネルによって送信される場合、パルスの受信ストリームは、理想的なインパルスが送信された時間の関数として、時間ロケーション、減衰、及び位相において変化があるであろう。

地上チャネルのマルチパス特性は、受信機において、いくつかの明白な伝搬パスを移動した信号を生成する。マルチパスチャネルの１つの特性は、チャネルを通じて送信される信号に導入される時間スプレッドである。米国特許４，９０１，３０７号に記載されているように、パス遅延の差が、ＰＮ（擬似雑音）チップ持続時間を超えるのであれば、ＣＤＭＡシステムで使用されるスペクトラム拡散ＰＮ変調が、識別され結合される同じ信号の異なる伝播パスを許容する。およそ１ＭＨｚのＰＮチップレートがＣＤＭＡシステムで使用される場合、システムデータレートに対する拡散帯域幅の割合に等しい十分なスペクトラム拡散処理利得を、１マイクロ秒以上異なる遅延を有するパスに対して使用することができる。１マイクロ秒のパス遅延差は、およそ３００メートル差のパス距離に相当する。

マルチパスチャネルの別の特性は、チャネルを通る各パスが、異なる減衰率を引き起こすかもしれないということである。例えば、理想的なインパルスが、マルチパスチャネルによって送信される場合、パルスの受信ストリームの各パルスは、一般に他の受信されたパルスとは異なる信号強度を有する。

マルチパスチャネルの更に別の特性は、チャネルを通る各パスが、信号に異なる位相を引き起こすかもしれないということである。例えば、理想的なインパルスがマルチパスチャネルによって送信される場合、パルスの受信されたストリームの各パルスは、一般に他の受信されたパルスとは異なる位相を有する。この結果、信号フェージングになりうる。

マルチパスのベクトルが破壊的に加えられる場合、フェードが生じ、個々のベクトルより小さい受信信号をもたらす。例えば、Ｑラジアンの位相シフトと共に、ＸｄＢの減衰率と、ｄの時間遅れとを有する第１のパスと、Ｑ＋πラジアンの移相シフトと共に、ＸｄＢの減衰率と、ｄの時間遅れとを有する第２のパスとの２つのパスを有するマルチパスチャネルによって正弦波が送信される場合、チャネルの出力において何れの信号も受信されないだろう。

上述したように、現在のＣＤＭＡ復調器構成では、ＰＮチップ間隔は、結合されるために有する必要のある最小の個別２パスを定義する。個別のパスを復調できる前に、受信信号中のパスの相対的な到着時間（すなわち、オフセット）が、最初に決定されねばならない。復調器は、オフセットのシーケンスを「探索」し、各オフセットにおいて受信されたエネルギーを測定することによりこの機能を実行する。潜在的なオフセットに関連するエネルギーが、あるしきい値を越える場合、復調要素、すなわち「フィンガー」は、そのオフセットに割り当てられうる。その後、そのパスオフセットにおいて存在する信号は、それぞれのオフセットにおいて、他のフィンガーの寄付で合計することができる。

図１は、端末の可能な構成を例示する概念のブロック図である。当業者が理解するように、端末の正確な構成は、具体的な用途及び全体的な設計制約に依存して変わりうる。

端末は、アンテナ１０４に結合されたフロントエンドトランシーバー１０２を用いて実現されうる。ベースバンドプロセッサー１０６がトランシーバー１０２に結合されうる。ベースバンドプロセッサー１０６は、ソフトウェアベースのアーキテクチャ、あるいは他のタイプのアーキテクチャで実装されうる。端末がマスター端末又はメンバー端末の何れかとして動作することを可能にする制御機能及び全体システム管理機能を特に提供するソフトウェアプログラムを実行するために、マイクロプロセッサーは、プラットフォームとして使用されてもよい。ディジタル信号プロセサ（ＤＳＰ）は、マイクロプロセッサーに関する処理要求を低減するためにアプリケーション特有のアルゴリズムを実行する組込式通信ソフトレイヤで実装されうる。ＤＳＰは、例えばパイロット信号取得、時間同期、周波数トラッキング、スペクトラム拡散処理、変調及び復調機能、及び前進型誤り訂正のような様々な信号処理機能を提供するために使用されうる。

端末は更に、ベースバンドプロセッサー１０６に結合された様々なユーザインターフェース１０８をも含みうる。ユーザインターフェースは、キーパッド、マウス、タッチスクリーン、ディスプレイ、リンガー、バイブレータ、オーディオスピーカー、マイクロホン、カメラ及び／又はその他の入出力装置を含みうる。

実施形態に従って、図２は、ファット（ｆａｔ）なマルチパスの処理に適さない復調システムのブロック図である。マルチパスが、時間においてＰＮチップ間隔未満で異なる場合、ファットなマルチパスが存在する。実施形態に従って、図３は、ファットなマルチパスの効果的な復調のための受信機構成の実例である。復調システムは、当該技術において知られた無数の構成形式を持つことが当業者に明白だろう。実施形態の共有部分は、マルチパスを復調するために必要なフィンガーを含んでいる。

図２は、アンテナ１８に到着する順方向リンク信号２０を受信し復調する一般的なレーキ受信機復調器１０を示す。アナログ送信機及び受信機１６は、ベースバンドにおいて、ディジタル化されたＩ及びＱチャネルサンプルを出力するＱＰＳＫダウンコンバータチェーンを含む。受信波形をディジタル化するために使用されるサンプリングクロックＣＨＩＰＸ８ ４０は、電圧制御された温度補償局部発振器（ＴＣＸＯ）から導出される。

復調器１０は、データバス３４を介してマイクロプロセッサー３０によって管理される。復調器内では、Ｉ及びＱサンプル３２が、複数個のフィンガー１２ａ〜ｃ及びサーチャー１４に与えられる。サーチャー１４は、フィンガー１２ａ〜ｃの割り当てに適切なマルチパス信号ピークを含むであろうオフセットのウィンドウを捜し出す。探索ウィンドウ内の各オフセットについて、サーチャー１４は、そのオフセットにおいて見うけられるパイロットエネルギーをマイクロプロセッサーへ報告する。その後、フィンガー１２ａ〜ｃが検査され、割り当てられていない弱いトラッキングパスがマイクロプロセッサー３０によって、サーチャー１４によって識別された強いパスを含むオフセットに割り当てられる。

一旦、フィンガー１２ａ〜ｃが、割り当てられたオフセットにおいて、マルチパス信号を捕えたならば、パスが消えるまで、又は内部時間追跡ループを用いて再び割り当てられるまで、その経路を独力で追跡する。このフィンガー時間追跡ループは、フィンガーが現在復調しているオフセットにおいて、ピークの片側のエネルギーを測定する。これらエネルギーの差は、その後フィルターされ積算される数的指標を形成する。

積算器の出力は、復調において用いるために、チップ間隔によって入力サンプルのうちの１つを選択するデシメーターを制御する。ピークが移動する場合、フィンガーは、それとともに移動するデシメーター位置を調節する。デシメートされたサンプルストリームは、その後、フィンガーが割り当てられるオフセットと一致するＰＮシーケンスを用いて逆拡散される。逆拡散されたＩ及びＱサンプルは、シンボルに関して合計され、パイロットベクトル（ＰＩ，ＰＱ）が生成される。これら同様に逆拡散されたＩ及びＱサンプルは、モバイルユーザにユニークなＷａｌｓｈコード割当を用いてアンカバーされ、これらアンカバーされた逆拡散されたＩ及びＱサンプルは、シンボルに関して合計され、シンボルデータベクトル（ＤＩ，ＤＱ）が生成される。内積演算子は、以下のように定義される。

ここでＰ_Ｉ（ｎ）及びＰ_Ｑ（ｎ）はそれぞれシンボルｎにおけるパイロットベクトルＰのＩ成分及びＱ成分であり、Ｄ_Ｉ（ｎ）及びＤ_Ｑ（ｎ）はそれぞれシンボルｎにおけるデータベクトルＤのＩ成分及びＱ成分である。

パイロット信号ベクトルは、データ信号ベクトルよりはるかに強いので、コヒーレントな復調のための正確な位相基準として使用することができる。内積は、パイロットベクトルを備えた位相におけるデータベクトル成分の大きさを計算する。「パイロット搬送波内積回路」（Pilot Carrier Dot Product Circuit）と題され、本発明の譲受人に譲渡された米国特許５，５０６，８６５号（特許文献５）に記載されているように、内積は、効率的な結合のためにフィンガー寄付に重みを加え、実際には、そのフィンガーによって受信されているパイロットの相対強度まで、各フィンガーシンボル出力４２ａ〜ｃをスケールする。したがって、内積は、コヒーレントなレーキ受信機復調器に必要な位相プロジェクション及びフィンガーシンボルの両方の重みを与える２重の役割を行なう。

各フィンガーは、その長期平均エネルギーが、最小のしきい値を越えない場合に、結合器４２へのシンボル出力をマスクするロック検出回路を有する。これは、信頼できる経路を追跡するフィンガーのみが、結合した出力に寄与することを保証し、それにより、復調器パフォーマンスを強化する。

各フィンガー１２ａ〜ｃが割り当てられるパスの到着時の相対的な差により、各フィンガー１２ａ〜ｃは、シンボル結合器２２が、フィンガーシンボルストリーム４２ａ〜ｃをともに合計し、「軟判定」復調シンボルを生成することができるようにフィンガーシンボルストリーム４２ａ〜ｃを並べるデスキューバッファを有する。シンボルは、送信されたオリジナルのシンボルを正しく識別するという確信によって重み付けられる。シンボルは、逆インタリーバ／デコーダ２８へ送られる。逆インタリーバ／デコーダ２８は、先ずシンボルストリームを逆インタリーブし、次に、最大尤度Ｖｉｔｅｒｂｉアルゴリズムを用いて順方向誤り訂正復号する。その後、復号されたデータは、更なる処理のために、マイクロプロセッサー３０、あるいは音声ボコーダーのような他のコンポーネントに利用可能になる。

正しく復調するために、セルで使用されるクロックに局部発振器周波数を同調させ、データを変調するメカニズムが必要とされる。各フィンガーは、外積ベクトル演算子

を用いて、ＱＰＳＫ，Ｉ，Ｑ空間におけるパイロットベクトルの回転速度を測定することにより、周波数誤りの推定値を得る。

各フィンガー４４ａ〜ｃからの周波数誤り推定値は、周波数誤り結合器２６で組み合わされ、積算される。積算出力ＬＯ＿ＡＤＪ３６は、次に、ＣＨＩＰＸ８のクロック周波数を調節するために、アナログ送信機及び受信機１６内のＴＣＸＯの電圧制御に供給される。これによって、局部発振器の周波数誤りを補償するための閉ループメカニズムを提供する。

上述したように、現在の復調器構成では、復調に個別のフィンガーを割り当てるために、経路は少なくとも１つのＰＮチップ毎に異ならなければならない。しかしながら、パスが、時間においてＰＮチップ間隔未満異なる場合、この状態は「ファットなパス」の存在に辿り着く。従来の復調器実装の下では、ファットなパスを復調するために、１つのフィンガーだけを割り当てることができるかもしれない。この理由のうちの１つは、一旦パスに割り当てられると、フィンガーは、パス移動を独立して追跡するからである。フィンガーの主要な調整なしでは、複数のフィンガーが、ファットなパスの同じピークへ集中するだろう。更に、サーチャーは、互いに近づく経路が追跡される場合、混乱する傾向にある。

直交順方向リンクでは、パスの各々に多くのエネルギーがある。なぜなら、基地局から全てのモバイルへの全てのエネルギーは、直交符号シーケンスの利用によりチャネル化される同じＰＮオフセットを用いて送信されるからである。更に、直交符号シーケンスは、直交符号シーケンス間の相関が高いという点において貧弱な自己相関を持つ。したがって、順方向のリンク上のパスが、ＰＮチップ間隔未満で異なる場合、信号は、外部ＰＮ拡散することによって互いを識別することができず、また、時間シフトによって、実現される直交拡散の符号化利得でもない。接近しているマルチパス成分のエネルギーは、この場合、雑音となり、ファットな経路に割り当てられた復調器パフォーマンスを本質的に下げる。逆方向リンクにおいては、接近しているマルチパス成分が、ファットなパスに割り当てられた復調器の性能低下を引き起こす場合がある。

実施形態に従って、図３は、本発明のアンテナ１１８に到着する順方向リンク信号１２０を受信し復調するためのレーキ受信機復調器１１０を示す。アナログ送信機及び受信機１１６は、ベースバンドにおいて、ディジタル化されたＩ及びＱチャネルサンプル１３２を出力するＱＰＳＫダウンコンバータチェーンを含む。典型的な実施形態では、受信波形をディジタル化するために使用されるサンプリングクロックＣＨＩＰｘ８ １４０が、温度補償局部発振器（ＴＣＸＯ）から得られる。

復調器１１０は、データバス１３４を介してマイクロプロセッサー１３０によって管理される。復調器内では、Ｉ及びＱサンプル１３２が、複数のフィンガー１１２ａ〜ｃ及びサーチャー１１４に与えられる。典型的な実施形態は、ＱＰＳＫ復調に関して記載されるが、本発明は、ＢＰＳＫ、ＱＡＭ（直交振幅変調）、Ｍ−ａｒｙＰＳＫ、又は任意の周知の変調方法にも等しく適用可能である。サーチャー１１４は、フィンガー１１２ａ〜ｃの割り当てに適切なマルチパス信号ピークを含むであろうオフセットのウィンドウを捜し出す。サーチウィンドウ内の各オフセットでは、サーチャー１１４は、オフセットのウィンドウにおいて見つかったパイロットエネルギーをマイクロプロセッサー１３０へ報告する。

本発明では、マイクロプロセッサー１３０は、どこにフィンガーを割り当てるかを判定し、ファットなパス復調器を割り当てるべきかどうかまた、どこに割り当てるかを判定する。

サーチャー１１４は、ピーク周囲のウィンドウにおけるエネルギーを報告する。マイクロプロセッサー１３０は、報告されたエネルギーから、ピークが狭く、単一のパス復調器で良好に復調されると判定する。マイクロプロセッサー１３０は、ファットなパスとしてマルチパス成分を識別することができ、その復調のためにファットなパス復調器を割り当てるだろう。したがって、例えば、フィンガー１１２ａ，１１２ｂは単一のパスを復調する。一方、フィンガー１１２ｃは、マイクロプロセッサー１３０によって、ファットなパス復調を行なうように命令され、ファットなパスを復調するために割り当てられる。

受信電力消費量は、レーキフィンガー内の電力消費量によって支配される場合、レーキフィンガー処理を低減するシステム及び方法も、電力消費量を著しく低減する。

電力消費量の低減は、レーキフィンガー処理で使用されるフィンガーの低減により起こる。この効果を定量化するために、Ｔは、送信電力レベルが上昇しても変化しないと仮定される送信モードにおける電力消費量を示すものとする。受信電力消費量Ｒは以下の通りである。

ここで、Ｒ_０は、使用されているフィンガー数に依存しない受信電力消費量の固定部分であり、ｎは、信号受信時にアクティブであるフィンガー数であり、Ｐ_ｆは、単一のフィンガーの電力消費量である。したがって、受信電力消費量の減少はδｎ＊Ｐ_ｆである。ここで、δｎは、使用されているフィンガー数である。δｎの推定値を得るために、運用上の信号対雑音比（ＳＮＲ）は低い必要がある。また、マルチパス電力プロファイルが端末によって知られている必要がある。

受信機において得られる合計ＳＮＲは、フィンガーの各々において得られた成分信号ＳＮＲの合計である。信号レベルｈ_ｉでパスにロックされたｉ番目のフィンガーで取得される逆拡散後のＳＮＲは、以下のように表される。

ここで、Ｈ＝Σ_ｉｈ_ｉ （ｉ＝１．．．ｋｔｏｔａｌ）、ｋｔｏｔａｌはマルチパスの総数、ＰＧは処理利得、Ｎは熱雑音電力レベルである。分母の項は、逆拡散後の実効的な雑音及び干渉である。

運用上予め逆拡散されたＳＮＲが低く（つまりＰＧ≫１）、雑音が支配的である、つまりフィンガーにおける雑音電力がＮ＞＞（Ｈ−ｈ_ｉ）／ＰＧに従うのであれば、送信電力における３ｄＢの増加によって、ＳＮＲ_ｉを３ｄＢ増加させるだろう。使用されている変調は不変であるので、フィンガーにおいて信号を合計することにより得られる目標ＳＮＲは変わらない。これは、使用されるフィンガー数の低減を可能にする。我々は、予め逆拡散される低いＳＮＲを仮定しているので、フィンガーの必要数は、取得されたエネルギー数的指標によって推定されうる。取得されたエネルギー数的指標Ｅ_{ｃａｐｔｕｒｅｄ}は、実施形態に従って以下に示される。Ｅ_{ｃａｐｔｕｒｅｄ}＝Σ_ｉｈ_ｉ（ｉ＝ｌ．．．ｎ）。ここで、ｎはフィンガーの総数である。

送信電力の増加後に、同じ逆拡散後ＳＮＲを得るために、取得されたエネルギーが、送信電力の増加前と同じ値に達するまで、我々はただフィンガーを加えなければならない。

例えば、マルチパス電力プロファイルがフラット、すなわち、受信エネルギーがＭ個のマルチパスにわたって一様に拡散され、送信電力が３ｄＢ増加される場合を仮定すると、同じＥ_{ｃａｐｔｕｒｅｄ}を得るフィンガーの必要数は、オリジナルのフィンガー数の１／２である。受信電力消費量が、レーキフィンガー電力消費量によって支配される場合、

である場合、フィンガー数の１／２のみの使用によって、電力消費量が５０％低減されるであろう。従って、フラットなマルチパスの電力プロファイルの場合、０．５のデューティサイクルが、電力消費量の５０％の低減となるので、最良の場合、電力消費量縮小は、断続的な送信と同じになる。断続的な送信レートの使用により電力消費を低減する方法及び装置は、本発明の譲受人に譲渡され、２００４年６月１日に出願され、「システム電力消費の低減のための修正された電力制御」（MODIFIED POWER CONTROL FOR REDUCTION OF SYSTEM POWER CONSUMPTION）と題された米国特許出願１０／８５９，４１１号（特許文献６）で開示されている。

しかしながら、マルチパス電力プロファイルが、最初のマルチパスを中心としる合計エネルギーでよりピークになる場合、フィンガー数を低減することは、送信電力における３ｄＢの増加について、電力消費量の５０％を越える低減をもたらしうる。例えば、屋外伝播に使用されるチャネルモデルのシミュレーションでは、エネルギー取得を８０％から４０％にすることは、必要とされるパスの数が６０から１５に変わるかもしれない。同様に、エネルギー取得を８０％から４０％にすることは、必要とされるパスの数が１７５から４０へ変わるかもしれない。したがって、フィンガー処理電力消費が支配的な場合、これらのマルチパスプロファイルは、送信電力を３ｄＢ増加することによって、電力消費量を約７５％縮小することができる。

送信電力の増加は、設計事情に依存して、３ｄＢ増加以外もありうることは当業者に明白であろう。

図４は、実施形態に従ってレーキ受信機で使用するフィンガー数を決定するためのフローチャートを示す。ステップ４０２では、Ｅ_{ａｆｔｅｒ}及びインデックスが、０及び１にそれぞれ初期化される。Ｅ_{ａｆｔｅｒ}は、フローチャートの反復によって、図４のステップによって例示されるアルゴリズムのように、フィンガーによって取得されるエネルギーである。ステップ４０４では、Ｅ_{ｂｅｆｏｒｅ}は、送信電力の増加前にＥ_{ｃａｐｔｕｒｅｄ}に設定される。ステップ４０６では、送信電力は、デルタ送信電力によって増加される。実施形態では、デルタ送信電力は３ｄＢである。ステップ４０８では、Ｅ_{ａｆｔｅｒ}は、ｉ個のフィンガーからの取得エネルギーに設定される。

ステップ４１０では、Ｅ_{ａｆｔｅｒ}が、Ｅ_{ｂｅｆｏｒｅ}より大きい又は等しいか、Ｎがレーキ受信機におけるフィンガー数である場合に、ｉがＮより大きい又は等しいかを判定するためのチェックがなされる。両条件とも偽である場合、制御フローはステップ４１２に移る。そうでない場合、制御フローはステップ４１４に移る。ステップ４１４では、レーキ受信機のうちのＮ個のフィンガーから、ｉ個のフィンガーが使用される。実施形態では、Ｅ_{ａｆｔｅｒ}がＥ_{ｂｅｆｏｒｅ}より大きいか等しいという判定は、正確である必要がないことは、当業者に明白であろう。この判定は、実施形態及び／又は設計事情に依存して、Ｅ_{ａｆｔｅｒ}がＥ_{ｂｅｆｏｒｅ}に対してほぼ大きいか又は等しいこともありうる。

ステップ４１２では、ｉがインクリメントされ、フロー制御はステップ４０８に移る。

閉ループ電力制御シグナリングメカニズムを使用するシステムでは、図４の方法は、外部ループ設定点を送信電力におけるデルタ増加まで変更し、次に遅延させた後に、フィンガーの僅かなセットを保持しながら外部ループ設定点をオリジナル値に戻す受信機と等価である。この処理は、受信機によって自立的に開始することができる一方、設計事情は、受信機によって独立的にではなく、この決定が、設計レベルにおいてなされる必要のあることを示唆するかもしれない。

汎用プロセッサー、ディジタル信号プロセッサー（ＤＳＰ）、アプリケーションに固有の集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）あるいはその他のプログラマブル論理デバイス、ディスクリートゲートあるいはトランジスタロジック、ディスクリートハードウェア部品、又は上述された機能を実現するために設計された上記何れかの組み合わせを用いて実現又は実行されうる。汎用プロセッサーとしてマイクロプロセッサーを用いることが可能であるが、代わりに、従来技術によるプロセッサー、コントローラ、マイクロコントローラ、あるいは状態機器を用いることも可能である。プロセッサーは、たとえばＤＳＰとマイクロプロセッサーとの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサー、ＤＳＰコアに接続された１つ以上のマイクロプロセッサー、またはこのような任意の構成である計算デバイスの組み合わせとして実現することも可能である。

ここで開示された実施形態に関連して記述された方法やアルゴリズムは、ハードウェアや、プロセッサーによって実行されるソフトウェアモジュールや、これらの組み合わせによって直接的に具現化される。ソフトウェアモジュールは、ＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、あるいは当該技術分野で知られているその他の型式の記憶媒体に収納されうる。好適な記憶媒体は、プロセッサーがそこから情報を読み取り、またそこに情報を書き込むことができるようにプロセッサーに結合される。または、記憶媒体はプロセッサーに統合されうる。このプロセッサーと記憶媒体は、ＡＳＩＣ内に存在することができる。ＡＳＩＣは、ユーザ端末内に存在することもできる。あるいはこのプロセッサーと記憶媒体は、ユーザ端末内のディスクリート部品として存在しうる。

開示された実施形態における上述の記載は、当該技術分野におけるいかなる人であっても、本発明の活用または利用を可能とするように提供される。これらの実施形態への様々な変形例もまた、当該技術分野における熟練者に対しては明らかであって、ここで定義された一般的な原理は、本発明の主旨または範囲を逸脱せずに他の実施形態にも適用されうる。このように、本発明は、ここで示された実施形態に制限されるものではなく、ここで記載された原理と新規の特徴に一致した最も広い範囲に相当するものを意図している。

Claims (14)

1. 受信機におけるレーキフィンガー処理を制御する方法であって、
   送信電力の増加前の全てのフィンガーによる取得エネルギーＥ_{ｂｅｆｏｒｅ}を決定することと、
   送信電力の増加後のｉ個のフィンガーによる取得エネルギーＥ_{ａｆｔｅｒ}を決定することと、
   Ｅ_{ａｆｔｅｒ}が、実質的にＥ_{ｂｅｆｏｒｅ}よりも大きいか、若しくは等しくなるように、処理に必要とされるｉ個のフィンガーを決定することとを備える方法。
2. 送信電力の増加は３ｄＢである請求項１の方法。
3. 送信電力の増加は、受信電力消費量における所望の低減に基づく請求項１の方法。
4. 送信電力の増加は、信号対干渉及び雑音比（ＳＩＮＲ）に基づく請求項１の方法。
5. 送信電力の増加は、マルチパス電力プロファイルに基づく請求項１の方法。
6. 送信電力の増加を実行するための要求を送信することをさらに備える請求項１の方法。
7. アンテナに結合されたトランシーバーと、
   サーチャーと複数のフィンガーを含む復調器と、
   前記復調器に結合されたマイクロプロセッサーと、を備えた無線端末であって、
   前記マイクロプロセッサーが、
   送信電力の増加前の複数のフィンガーの全てによる取得エネルギーＥ_{ｂｅｆｏｒｅ}を決定するように、
   送信電力の増加後のｉ個のフィンガーによる取得エネルギーＥ_{ａｆｔｅｒ}を決定するように、そして
   Ｅ_{ａｆｔｅｒ}が、実質的にＥ_{ｂｅｆｏｒｅ}よりも大きいか、若しくは等しくなるように、処理に必要とされる複数のフィンガーのｉ個のフィンガーを決定するように、構成されている無線端末。
8. 送信電力の増加は３ｄＢである請求項７の無線端末。
9. 送信電力の増加は、受信電力消費量における所望の低減に基づく請求項７の無線端末。
10. 送信電力の増加は、信号対干渉及び雑音比（ＳＩＮＲ）に基づく請求項７の無線端末。
11. 送信電力の増加は、マルチパス電力プロファイルに基づく請求項７の無線端末。
12. マイクロプロセッサーが送信電力の増加を実行するための要求を送信するようさらに構成された請求項７の無線端末。
13. コンピュータープログラムによって実行可能な命令からなるプログラムを組み込んだコンピューター読取可能媒体であって、
    送信電力の増加前の全てのフィンガーによる取得エネルギーＥ_{ｂｅｆｏｒｅ}を決定するコンピューター読取可能コード手段と、
    送信電力の増加後のｉ個のフィンガーによる取得エネルギーＥ_{ａｆｔｅｒ}を決定するコンピューター読取可能コード手段と、そして
    Ｅ_{ａｆｔｅｒ}が、実質的にＥ_{ｂｅｆｏｒｅ}よりも大きいか、若しくは等しくなるように、処理に必要とされるｉ個のフィンガーを決定するコンピューター読取可能コード手段と、を備えるコンピューター読取可能媒体。
14. 送信電力の増加前の全てのフィンガーによる取得エネルギーＥ_{ｂｅｆｏｒｅ}を決定するための手段と、
    送信電力の増加後のｉ個のフィンガーによる取得エネルギーＥ_{ａｆｔｅｒ}を決定するための手段と、そして
    Ｅ_{ａｆｔｅｒ}が、実質的にＥ_{ｂｅｆｏｒｅ}よりも大きいか、若しくは等しくなるように、処理に必要とされるｉ個のフィンガーを決定するための手段とを備える無線端末。

Images