JP2010193430A - レイク受信機 - Google Patents

Abstract

【課題】レイク受信機であり、フェムトセルにおいて２つ以上のレイクフィンガを同じパスに割り当て、追加のレイクフィンガを、１チップよりも小さい精度でレイク受信機に割り当てる。これにより、準最適にサンプリングされるフィンガに更なるエネルギーが提供される。
【解決手段】粗タイミング検索回路５４は、スクランブルコードを受信し、粗タイミング精度を決定するために、入力データサンプルとスクランブルコードとの相関をとる。特定されたパスのそれぞれは、粗タイミング検索回路５４からの出力を受信するフィンガ制御／選択ブロック５８によって、レイク受信機の対応するレイクフィンガ５６ａ、５６ｂ、５６ｃ、及び５６ｄに割り当てられる。フェムトセル基地局で受信される信号には、マルチパスがほとんどない可能性が高いので、２つ以上のフィンガ５６が、同じパスに割り当てられる。
【選択図】図３

Description

本発明は、主としてフェムトセル基地局用の受信機に関し、特に、マルチパス信号を受信する際に使用されるレイク受信機に関する。

フェムトセルは、小型で省電力の住居用又はビジネス用屋内無線基地局である。フェムトセルは、このような環境下において、重複するマクロセルネットワークから得られるものよりも、より良いネットワークカバレッジ及びネットワーク容量を提供する。更に、フェムトセルは（「バックホール」として知られる）オペレータのネットワークからのデータ受信、あるいはデータの送信のために、ブロードバンド接続を使用する。

フェムトセル基地局のカバレッジエリアは極めて狭いため、チャネル障害を克服するために使用される従来の信号等化技術を必要としなくても良い。

（マルチパス信号として知られる）信号が送信機から受信機へ複数のパスを取ることができるマイクロ及びマクロセルラーシステムでは、ノイズ制限システムでの容量を増やすことができるマルチパスダイバーシティを増加させるために、レイク受信機が使用される。

従来のレイク受信機は、マルチパス信号において異なるパスにそれぞれ割り当てられる多くのフィンガを備えている。各パスは、遅延及び位相等化が実行される最大比結合器を供給する。全てのフィンガは、全てのマルチパスコンポーネントの合成和を生成するようコヒーレントに結合されており、その結果、マルチパス伝播の影響を補償する。

パスは、粗タイミング検索を実行することによって認識される。粗タイミング検索は、マルチパス遅延に相当し、通常プラスマイナス４分の１チップ又はそれ以上の精度を提供するタイミングピークを生成する。

等化の前に、粗く時間を合わせられたレイクフィンガに対し、通常、受信マルチパスに対して最適なサンプリングポイントを特定しようとする高精度フィンガ追跡回路を使用した高精度な時間補正がなされる。高精度フィンガ追跡回路システムは、携帯機器及びユーザ端末（UE）の瞬間的な動きによって引き起こされるタイミングドリフト効果に有効である。

セルの半径が小さいフェムトセルでは、潜在的なマルチパスの数が少なく、セルをカバーするのに必要なレイクフィンガの数も少ないと認識されてきた。

また、セル内のユーザは、車に乗っているよりもむしろ、歩いている可能性が高いので、フェムトセルにおける携帯機器及びユーザ端末の動きは（マイクロ又はマクロセルと比較して）比較的小さい。このため、瞬間的な動きを補正するためには、高精度フィンガ追跡回路は必ずしも必要ではない。しかしながら、高精度フィンガ追跡回路がなければ、粗タイミング検索から生じるサンプリング誤差が発生する。

これを克服するために、２つ以上のレイクフィンガを同じパスに割り当てることができる。特に、追加のレイクフィンガを、１チップよりも小さい精度でレイク受信機に割り当てることができる。これにより、準最適にサンプリングされるフィンガに更なるエネルギーが提供される。

（マルチパスの数が比較的少数であるため）フェムトセルに必要なフィンガの総数は少ないので、同じパスに２つ以上のレイクフィンガを割り当てることは実現可能である。したがって、パスに対して追加されたわずかなフィンガを使用しても、必要とされる処理の複雑性に重大な影響を与えない。

従って、フェムトセル基地局用のレイク受信機であって、マルチパス信号を受信するのに使用され、複数のフィンガを備え、２つ以上のフィンガを前記マルチパス信号の同じパスに割り当てるレイク受信機が提供される。

好ましくは、レイク受信機は、受信された前記マルチパス信号のパスを特定する粗タイミング検索回路を備えるよう構成される。

好ましくは、前記粗タイミング検索回路は、受信された前記マルチパス信号における信号ピークを検知することによって前記パスを特定する。

好ましくは、前記粗タイミング検索回路は、前記マルチパス信号が準最適にサンプリングされる場合、受信された前記マルチパス信号のデータサンプルから１つのパスにつき二つの信号ピークを検知する

好ましくは、前記レイク受信機は、特定されたパスのうち少なくとも１つに対し検知された前記信号ピークのそれぞれに、フィンガを割り当てるよう構成される。

好ましくは、前記レイク受信機は、検出されたパスを示す粗タイミング検索回路からの出力を受信し、前記検出されたパスへのフィンガの割り当てを制御する制御部を備える。

好ましくは、前記フィンガのそれぞれの出力は、コンポジット信号を生成するために結合される。

好ましくは、各フィンガは、前記各フィンガに割り当てられたパスに遅延及び位相等化を実行するよう構成される。

好ましい実施例において、レイク受信機は３ＧＰＰ ＵＭＴＳ通信ネットワークにおいて使用される。

本発明は、さらに、上述したレイク受信機を備えるフェムトセル基地局を提供する。

本発明はさらに、マルチパス信号を受信するのに使用されるレイク受信機を備えるユーザ装置であって、前記レイク受信機は複数のフィンガを備え、前記ユーザ装置がフェムトセル基地局と通信している場合、２つ以上のフィンガをマルチパス信号の同じパスに割り当てるユーザ装置を提供する。

本発明の各実施例は、以下の図面を参照して説明される（ただし、それらは本発明の一例に過ぎない）。

図１は、マルチパス環境におけるフェムトセル基地局を示す。 図２は、レイク受信機のブロック図である。 図３は、本発明に係るフェムトセル基地局用レイク受信機のブロック図である。 図４は、本発明に係るレイク受信機によって得られるパフォーマンスの改善を示す一組の表である。

以下、主に３ＧＰＰ ＵＭＴＳ通信ネットワークのフェムトセル装置を参照して本発明について説明するが、本発明は、レイク受信機が通常使用されるマルチパス環境でフェムトセル基地局が使用される第２、第３又は次世代携帯通信ネットワークのいずれのタイプにも適用可能である。他のタイプのネットワークにおいて、フェムトセル基地局はホーム基地局、アクセスポイント基地局、又は３Ｇアクセスポイントとして知られる。

図１は、本発明に係るネットワーク２を示している。ネットワーク２は、フェムトセル基地局６との無線通信が可能な携帯端末（以下、ユーザ端末と記載する）４を備える。フェムトセル装置６は、ブロードバンド、又は同種の接続１０を介してインターネット８に接続し、サービスプロバイダネットワーク１２への接続に利用する。

図１においては、ユーザ端末４が一つだけ示されているが、フェムトセル基地局６は、通常、複数のユーザ端末との通信をいつでも処理できる。

ユーザ端末４及びフェムトセル基地局６は、ユーザ端末４から送信された信号がフェムトセル基地局へ複数のパスを取ることができる環境に存在する。従って、本実施例では、信号は、ユーザ端末４及びフェムトセル基地局６の近辺のオブジェクト２０ａ及び２０ｂに反射することにより、直接パス１４に加えて、間接パス１６及び１８を取ることもできる。従って、フェムトセル基地局６はマルチパス信号を受信する。

図２に、マルチパス信号を受信するのに用いられるレイク受信機を示す。レイク受信機３０は、それぞれ異なるマルチパス信号に割り当てられる多くのフィンガを備える。（異なるパスからの信号で構成される）入力データサンプルは、通常、チップレートごとに最低２回、サンプルバッファ３２に記憶され、粗タイミング検索回路３４にも提供される。

粗タイミング検索回路３４は、スクランブルコードを受信し、粗タイミング精度を決定するために、入力データサンプルとスクランブルコードとの相関をとる（すなわち、受信信号のピークを検知する）。電波環境に依存して、通常、最大で４つの個別の、少なくとも１チップ離れた、マルチパスが検出される。もちろん、検出されるパスの数は、電波環境及びセル半径によって決まる。セル半径が大きくなれば、信号を正確に等化するために、より多くの個別のフィンガを割り当てることが必要になる可能性が高くなる。

特定されたパスのそれぞれは、レイク受信機３０において対応するレイクフィンガに割り当てられる。レイクフィンガのそれぞれが最適なサンプリングポイントを有するようにするため、補間器３６を用いてデータサンプルを‘ｎ’回アップサンプリングし、追加バッファ３８に記憶する。

アップサンプリングされたデータは、受信信号において特定されたパスのそれぞれに対してより正確なサンプリングポイントを決定する微細タイミングフィンガ追跡回路４０にも提供される。微細タイミングフィンガ追跡回路４０の詳細は、技術的に知られており、ここでは、追跡回路４０は、現在選択されている‘オンタイム’フィンガと、その直前及び直後の二つの粗サンプリングポイントとの比較に基づいて、フィンガのサンプリングポイントを調整するかどうかを決定すると言うにとどめる。

粗タイミング検索回路３４及び微細タイミングフィンガ追跡回路４０からの出力は、適切なパス（すなわち、パス０、パス１、パス２、及びパス３のそれぞれ）を適切なフィンガ４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、及び４４ｄに割り当てるようバッファ３８を制御するフィンガ制御／選択部４２に提供される。フィンガ４４はそれぞれ遅延及び位相等化が実行される最大比結合器を提供する。

結果として生じるマルチパスコンポーネントは、コンポジット信号を生成する加算器４６で結合される。

しかしながら、上述したように、フェムトセルにおいて、潜在的なマルチパスの数は少ない可能性が高いため、セルをカバーするのに必要とされるレイクフィンガの数も少ないと認識されている。また、フェムトセル内のユーザ端末４の動きは（マイクロ又はマクロセルと比較して）、比較的小さいので、高精度フィンガ追跡回路は、瞬間的な動きを補正するためには必ずしも必要とされない。

従って、（図２のレイク受信機の高精度フィンガ追跡回路によって克服されうる）粗タイミング検索からのサンプリング誤差を克服するために、２つ以上のレイクフィンガを同じパスに割り当てることができる。

これにより、マイクロ又はマクロセル基地局に必要とされるものよりも、大幅に簡素なレイク受信機がもたらされる。

図３に、本発明に係るフェムトセル基地局用レイク受信機５０の一例を示す。上記のレイク受信機と同様に、（異なるパスからの信号で構成される）入力データサンプルは、通常、チップレート毎に最低２回、サンプルバッファ５２に記憶され、粗タイミング検索回路５４にも提供される。

粗タイミング検索回路５４は、スクランブルコードを受信し、粗タイミング精度を決定するために、入力データサンプルとスクランブルコードとの相関をとる（すなわち、受信信号のピークを検知する）。前述のように、電波環境によって、通常、最大で４つの個別の、少なくとも１チップ離れた、マルチパスが検出される。

特定されたパスのそれぞれは、粗タイミング検索回路５４からの出力を受信するフィンガ制御／選択ブロック５８によって、レイク受信機の対応するレイクフィンガ５６ａ、５６ｂ、５６ｃ、及び５６ｄに割り当てられる

しかしながら、本発明によれば、フェムトセル基地局６で受信される信号には、マルチパスがほとんどない可能性が高いので、（つまり、全ての利用可能なフィンガ５６がそれぞれのパスに割り当てられるわけではない）、２つ以上のフィンガ５６が、同じパスに割り当てられる。例えば、図３では、フィンガ５６ａ及び５６ｂはパス０に割り当てられ、フィンガ５６ｃ及び５６ｄはパス１に割り当てられる。

より好ましい実施例では、フィンガ５６を、個別の、ワンチップ離れたマルチパスとして割り当てるよりもむしろ、粗タイミング検索からのタイミングピークに基づいてフィンガ５６を割り当てる。（サンプリング上の理由で）１つのパスについて２つのピークが検知される可能性が高いので、十分なフィンガ５６が利用可能であるならば、これらの両方がフィンガ５６に割り当てられる。

フィンガ５６は、遅延及び位相等化が実行される最大比結合器をそれぞれ供給し、結果として生じるマルチパスコンポーネントは、コンポジット信号を生成する加算器６０で結合される。

従って、レイク受信機５０は、サブチップ（すなわち、１チップ以下）の精度でフィンガを割り当てることによって、粗タイミング検索から生じるタイミング誤差を補償する。これにより、複雑な微細タイミングフィンガ追跡回路を必要とせず、フィンガ制御／選択部４２を簡素化し、（隣接するピークによって、フィンガ制御／選択ブロックが、ジッタと合致したフィンガのセットアップ及び削除を繰り返す）タイミングジッタに対する受信機の抵抗力を高めるという効果を得ることができる。

図４の表は、本発明に従って２つ以上のフィンガを割り当てた場合と１つのフィンガを割り当てた場合との間のパフォーマンス改善を表している。パフォーマンスは、付加白色ガウス雑音（ＡＷＧＮ）の影響を受けるシングルパスに対するビットエラー率（ＢＥＲ）を単位として示されている。図４（ａ）は、１つのフィンガが、（高精度フィンガ追跡回路を有さない）パスに割り当てられ、４分の１チップのタイミング誤差を前提とする場合のビットエラー率を示し、図４（ｂ）は、２分の１チップで分割された２つのフィンガを同じパスに割り当てた場合（つまり、４分の１チップのタイミング誤差）のビットエラー率、図４（ｃ）は、最適にサンプリングされた信号（すなわち、パスのタイミングオフセットが０チップ）に対するビットエラー率を示している。

１つのフィンガ（図４（ａ））と比較して、２つのフィンガがパスに割り当てられた場合（図４（ｂ））、パフォーマンスが大きく改善し、図４（ｃ）に示す最適なパフォーマンスに、ほぼ近づくことがわかる。

従って、サンプリング誤差に強く、比較的低いレベルの複雑さで、パフォーマンスを改善できるフェムトセル基地局用レイク受信機を提供できる。

ユーザ端末４は、マルチパスの数が少なくない（マイクロセル及びマクロセルのような）環境でも動作できなければならず、ユーザ端末４は携帯機器であるため、図３に示すように単にレイク受信機をユーザ端末４に備えることが好ましくないことは言うまでもない。

しかしながら、本発明によれば、ユーザ端末４は、図３に示すレイク受信機として動作するよう動的に設定された図２に示すレイク受信機を備えることができる。したがって、図２のレイク受信機は、ユーザ端末４がフェムトセル基地局６と通信している場合に、レイク受信機内の粗タイミング検索回路３４、補間器３６、データバッファ３８及び微細タイミングフィンガ追跡回路４０がスイッチオフされる、または、シグナリングパスからスイッチアウトされるように、レイク受信機を設定できる制御部を更に備えることができる。ユーザ端末４がマイクロセルまたはマクロセルと通信する場合に、制御部は、レイク受信機内の粗タイミング検索回路３４、補間器３６、データバッファ３８、及び微細タイミングフィンガ追跡回路４０がスイッチオンされる、またはシグナリングパスにスイッチバックされるように、レイク受信機を設定できる。

このようにして、ユーザ端末４がフェムトセル基地局６と通信している場合に、ユーザ端末４のレイク受信機の電力消費量を削減することができる。

開示された実施形態のバリエーションは、図面、開示、及び付随のクレームを研究し、クレームに記載の発明を実行することにより、当業者に理解及び達成されることができる。クレーム内において、「備える」の語は、他の要素またはステップを除外するものではなく、不定冠詞の「ａ」または「ａｎ」の語は、複数であることを除外するものではない。単一の処理装置又は他の装置が、クレームに記載されたいくつかの要素の機能を実現しても良い。ある複数の手段が互いに異なる従属クレームで詳述されるという単なる事実は、その利点を得るためにこれらの手段の組合せを使用することができないことを意味するものではない。コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共にあるいはその一部として供給された、光学記憶メディアまたは固体物理メディアのような適切なメディアにより記憶／配布されてもよいが、インターネットや他の有線または無線通信システムのような他の方法形態で配布されてもよい。クレーム内のいかなる引用符号も、範囲の制限として解釈されるべきではない。

Claims (12)

1. フェムトセル基地局用のレイク受信機であって、
   マルチパス信号を受信するのに使用され、
   複数のフィンガを備え、
   ２つ以上のフィンガを前記マルチパス信号の同じパスに割り当てるレイク受信機。
2. 受信された前記マルチパス信号のパスを特定する粗タイミング検索回路を備える請求項１に記載のレイク受信機。
3. 前記粗タイミング検索回路は、受信された前記マルチパス信号における信号ピークを検知することによって前記パスを特定する請求項２に記載のレイク受信機。
4. 前記粗タイミング検索回路は、前記マルチパス信号が準最適にサンプリングされる場合、受信された前記マルチパス信号のデータサンプルから１つのパスにつき二つの信号ピークを検知する請求項３に記載のレイク受信機。
5. 特定されたパスのうち少なくとも１つに対し検知された前記信号ピークのそれぞれに、フィンガを割り当てる請求項４に記載のレイク受信機。
6. 検出されたパスを示す粗タイミング検索回路からの出力を受信し、前記検出されたパスへのフィンガの割り当てを制御する制御部を備える請求項５に記載のレイク受信機。
7. 前記フィンガのそれぞれの出力は、コンポジット信号を生成するために結合される請求項１から６のいずれか１項記載のレイク受信機。
8. 各フィンガは、前記各フィンガに割り当てられたパスに遅延及び位相等化を実行する請求項１から７のいずれか１項記載のレイク受信機。
9. ３ＧＰＰ ＵＭＴＳ通信ネットワークにおいて使用される請求項１から８のいずれか１項記載のレイク受信機。
10. 請求項１から９のいずれか１項記載のレイク受信機を備えるフェムトセル基地局。
11. マルチパス信号を受信するのに使用されるレイク受信機を備えるユーザ装置であって、
    前記レイク受信機は複数のフィンガを備え、前記ユーザ装置がフェムトセル基地局と通信している場合、２つ以上のフィンガをマルチパス信号の同じパスに割り当てるユーザ装置。
12. 前記レイク受信機は、前記ユーザ装置がマイクロセル又はマクロセル基地局と通信している場合、１つのフィンガをマルチパス信号のそれぞれのパスに割り当てる請求項１１に記載のユーザ装置。

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