JP2013229862A

JP2013229862A - Ｗｃｄｍａ（登録商標）上りリンクのスクランブリング符号をブラインド推定する方法

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Publication number: JP2013229862A
Application number: JP2013051549A
Authority: JP
Inventors: Des Noes Mathieu Bouvier; マチュー・ブーヴィエ・デ・ノエ
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA; Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 2012-03-15
Filing date: 2013-03-14
Publication date: 2013-11-07
Also published as: EP2639966A1; EP2639966B1; FR2988242B1; US8873605B2; US20130243041A1; FR2988242A1

Abstract

【課題】隣接するフェムトセルで発生する干渉を除去するためにWCDMA（登録商標）システムの上りリンクによって使用されるスクランブリング符号を特定するための方法を提供する。
【解決手段】スクランブリング符号は、Gold符号、すなわちユーザの第1の特定のM系列と、受信機からわかる第2のM系列の和から取得される。スクランブリング符号のチップ周波数で受信された信号をサンプリング(310)した後に、差分処理を受け(320)、差分値の系列に第2のM系列を掛ける(330)。これにより取得されたオブザーバブルは、確率伝搬反復復号を用いて復号される(340)。復号された値は、その後、第1のM系列の発生器のシフトレジスタの内容を特定する(350)。その後、Gold符号およびスクランブリング符号の推定値

を推測する。
【選択図】図３

Description

本発明は、移動電気通信の分野に関し、より詳細にはフェムトセルラネットワークにおける干渉の低減の分野に関する。

フェムトセルラネットワークにおける通信は、隣接のマクロセルの通信によって発生する干渉によって影響を及ぼされる可能性がある。

図1は、フェムトセルにアタッチされた端末(「フェムトUE」)110とマクロセルにアタッチされた端末(「マクロUE」)130との間の干渉の従来のシナリオを示している。第1の上りリンクがフェムトセルにおいて確立され(端末110から「フェムトBS」基地局120まで)、第2の上りリンクが近隣のマクロセルにおいて確立される(端末130から「マクロBS」基地局140まで)と仮定する。端末130がマクロセルのそばにある場合、端末130はかなりのパワーを用いて送信しなければならず、これによりフェムトセルにおいてかなりの干渉が発生することになり、端末110と基地局120との通信を不能にする可能性がある。言い換えれば、マクロネットワークのユーザ(「マクロUE」)が、フェムトセルラネットワークにおいてユーザの周りにデッドゾーン150を作り出す。

干渉を除去するためには、端末130の上りリンクで使用されるスクランブリング符号を特定することが不可欠である。実際に、スクランブリング符号を無視することができるブラインドモードでのマルチユーザの検出のアルゴリズムは、文献に存在していない。ブラインドモードの検出は、フェムトセルラ基地局120が、マクロセルからの情報を受信しない、詳細にはマクロセルの様々なユーザの伝送パラメータを受信しないことを意味するとみなされる。

一方、スクランブリング符号がわかるので、端末130から受信される信号をローカルで推定し、その寄与(contribution)を端末120の受信機において減じることが可能である。

マクロセルラネットワークがWCDMA（登録商標）タイプであるとき、前記システムの各ユーザが固有のスクランブリング符号を使用するということによって、ブラインドモードでの特定はさらに複雑にされる。さらに、ユーザによって送信される信号はスペクトル的に拡散され、スクランブリング符号の推定は、低信号対雑音レベルで行われなければならない。

「Spreading and modulation (FDD)」、ETSI 3GP TS 25.213 v4.4.0 (2003-12)、3rd Generation Partnership Project、Technical Specification Group Radio Access Network、Release 4 K. M. ChuggおよびM. Zhu、「A New Approach to Rapid PN Code Acquisition Using Iterative Message Passing Techniques」、IEEE Journal on Selected Areas in Communications、vol. 25、no. 5、2005年5月 B. Arazi、「Decimation of m-sequences leading to any desired phase shift」、Electronics Letters、Vol.13、No.7、1977年3月

本発明の目的は、例えば隣接するフェムトセルで発生する干渉を除去するためにWCDMA（登録商標）システムの上りリンクによって使用されるスクランブリング符号を特定するための方法を提案することである。

本発明は、WCDMA（登録商標）システムにおいて端末の上りリンクで使用されるスクランブリング符号推定方法として定義され、前記リンクで端末によって送信される信号は、フレームの形態で送信されて、スクランブリング符号を用いてスクランブリングされ、スクランブリング符号は、最大長の第1の系列(x_n)と第2の系列(y)の和として取得されるGold系列(z_n)から構成され、この方法において、
- スクランブリング符号のチップ周波数で、受信機によって受信された信号をサンプリングし、
- このように取得されたサンプルの差分処理を行い、前記差分処理が、連続したサンプルのエルミート積の計算、および前記積の虚数部の計算を含み、差分処理が差分値の系列(v(k))を提供し、
- 差分値の系列に、受信機からわかる第2の系列の間引きされてシフトされたバージョン

を掛けて、オブザーバブル(observables)の系列(ε(k))を取得し、
- オブザーバブルの系列の反復復号を行って、第1の系列のシフトされて間引きされたバージョン

を取得し、
- 所与の瞬間において、第1の系列の発生器のシフトレジスタの内容(SR^x)を特定し、そこからスクランブリング符号を推測する。

有利には、
-

がスクランブリング符号の2つの成分であるとき、差分値の系列

をスクランブリング符号から計算し、
- 所定数のサンプルについて、差分値を前段のステップで計算された差分値と相互に関連付け、
- 前記相互の関連付けの結果が所定の閾値を超えるかどうかを判断すること
によって、受信機がスクランブリング符号に対して十分に同期されていることを確認する。

差分処理において、r(2k)、r(2k+1)が受信される信号の連続するサンプルであるとき、差分値は、u(2k)=r(2k+1)r(2k)^*としてv(k)=-Im(u(2k))によって取得される。

第2の系列の間引きされて、シフトされたバージョン

は、以下を用いて第2の系列yから取得される:

有利には、前記反復復号は、変数のノードと制約のノードとの間で確率メッセージを渡すことによる復号であり、前記制約は、第1の系列の生成多項式によって提供される。

スクランブリング符号は、有利には、
- フィボナッチ表現(Fibonacci representation)により、第1の系列の前記シフトされて間引きされたバージョン

の発生器のシフトレジスタの内容

を特定し、
- 前段のステップで取得された内容から、フィボナッチ表現における第1の系列のシフトされているが間引きされていないバージョンの発生器のシフトレジスタの内容

を特定し、
- 前段のステップで取得された内容から、フィボナッチ表現における第1の系列の発生器のシフトレジスタの内容

を特定し、
- 前段のステップで取得された第1の系列と、第2の系列の和として前記Gold系列(z_n)を計算し、
- 前段のステップで取得されたGold符号からスクランブリング符号を推測すること
によって推定される。

本発明は第2の実施形態では、WCDMA（登録商標）システムにおいて端末の上りリンクで使用されるスクランブリング符号推定方法に関し、前記リンクで端末によって送信される信号は、フレームの形態で送信されて、スクランブリング符号によってスクランブリングされ、スクランブリング符号は、最大長の第1の系列(x_n)と第2の系列(y)の和として取得されるGold系列(z_n)から構成される、方法において、
- スクランブリング符号のチップ周波数で、受信機によって受信された信号をサンプリングし、
- このように取得されたサンプルの差分処理を行い、前記差分処理は、連続したサンプルのエルミート積の計算、および前記積の虚数部の計算を含み、この差分処理は、オブザーバブル値の系列(v(k))を提供し、
- オブザーバブルの系列の反復復号を行って、第3の系列(a)、すなわち第1の系列のシフトされて間引きされたバーション

と、第2の系列のシフトされて間引きされたバーション

の和を取得し、
- ガロア表現により第3の系列の発生器のシフトレジスタの内容

を特定し、
- 前段のステップで取得した内容から、ガロア表現における第1の系列のシフトされて間引きされたバージョン

の発生器のシフトレジスタと、第2の系列のシフトされて間引きされたバージョン

の発生器のシフトレジスタのそれぞれの内容

を特定し、そこからフィボナッチ表現におけるシフトレジスタのそれぞれの内容を推測し、
- 所与の測定の瞬間において、前段のステップで取得されたフィボナッチ表現におけるシフトシフトレジスタの内容から、フィボナッチ表現における第1および第2の系列(x_n,y)の発生器のレジスタのそれぞれの内容

を特定し、
- 前段のステップで取得されたレジスタの内容から、第1および第2の系列、次いでスクランブリング符号を推測する。

ガロア表現による第3の系列の発生器のシフトレジスタの内容

は、フィボナッチ表現における前記発生器のシフトレジスタの内容

から特定することができ、前記内容自体は、第3の系列の先頭ビット(first bits)のリストとして取得される。

有利には、フレームの初めにおける、第2の系列の発生器のレジスタの内容から、および測定の瞬間において特定される、この同じレジスタの内容から、フレームの初めに対する測定の前記瞬間のシフトを推測する。

本発明の他の特徴および利点は、添付の図面を参照して本発明の諸実施形態を読むと明らかになるであろう。

フェムトセルとマクロセルとの間の干渉の状況を示す図である。 WCDMA（登録商標）システムの上りインクでの送信機の構造を概略的に示す図である。本発明の第1の実施形態によるスクランブリング符号を特定する方法を概略的に表す図である。図3のステップ350の詳細を概略的に表す図である。フィボナッチ表現でM系列の発生器の構造を示す図である。ガロア表現でM系列の発生器の構造を示す図である。本発明の第2の実施形態によりスクランブリング符号を特定する方法を概略的に表す図である。

本発明の基本的概念は、受信される信号の連続したサンプルの差分乗算(differential multiplication)からスクランブリング符号のブラインド推定を行うことである。

このブラインド推定法について正確に説明する前に、WDCMAシステムの上りリンクでいかにして送信が行われるかを想起すべきである。

図2は、このような上りリンクの送信の構造を概略的に示している。

上りリンクは、DPDCH(Dedicated Physical Data Channel)と呼ばれるデータチャネルと、DPCCH(Dedicated Physical Control Channel)と呼ばれる制御チャネルとから構成されている。制御チャネルは、特定の伝送で、チャネル推定および電力制御パラメータを送信する。データおよび制御情報の項目は、フレームの形態で伝送され、各フレームは15の伝送間隔を含み、各伝送間隔は2560のチップで構成されている。

データは、拡散符号c_DPDCHによって拡散され、制御情報の項目は、拡散符号c_DPCCHによって拡散される。符号c_DPDCHおよびc_DPCCHは直交し、DPDCHチャネルとDPCCHチャネルを区別している。WCDMA（登録商標）標準規格は、「Spreading and modulation (FDD)」と題するETSI文献ETSI 3GP TS 25.213 v4.4.0(2003-12)、3rd Generation Partnership Project、Technical Specification Group Radio Access Network、Release 4に、詳細に記載されているが、符号c_DPCCHは1に等しいビットの系列で構成され、符号c_DPDCHは同一ビットのペアで構成される、あるいは1および-1に等しいことを指定している。

図2において、データ、制御情報の項目、および拡散符号はBPSKフォーマットであると仮定する。データは、210において拡散符号c_DPDCHを掛けられ、制御情報の項目は、220において拡散符号c_DPCCHを掛けられる。

拡散されたデータは次にIチャネルおよびQチャネルで多重化され(DPDCHチャネルで225においてjを乗算、および230において加算)、これによって取得された複合信号I+jQは、以下によって定義される複合スクランブリング符号Cを240において掛けられる:

ここで、成分C₁およびC₂は、Gold系列Z_nから構成される:
C₁(k)=Z_n(k) (2-1)
C₂(k)=Z_n(k+16777232mod.(2²⁵-1) (2-2)
Gold系列Z_n自体は、x_nおよびyと示される最大長の2つの系列により取得される。
Z_n=2z_n(k)-1 (3-1)
z_n(k)=x_n(k)+y(k) (3-2)

式(2-1)、(2-2)、(3-1)および(3-2)では、大文字の記号(C₁,C₂,Z_n)はBPSK値{-1,+1}を表し、小文字の記号(c₁,c₂,z_n,x_n,y)はその2値の同等物{0,1}を表す。さらに、(3-2)の加算は2値である。

最大長の系列、すなわちM系列は、原始多項式から取得されることが想起されるであろう。上記多項式の次数がmである場合、系列の周期は最大、すなわち2^m-1である。実際には、M系列は、それ自体にループバックされる、m段を有するシフトレジスタ(LFSR)によって生成され、レジスタのタップは生成多項式の係数に対応する。M系列x_nおよびyは、それぞれ生成多項式g(x)=x²⁵+x²²+1およびh(x)=x²⁵+x²⁴+x²³+x²²+1によって、言い換えれば以下の漸化式(recurrence relations)によって生成される:
x_n(k+25)=x_n(k+3)+x_n(k) (4-1)
y(k+25)=y(k+3)+y(k+2)+y(k+1)+y(k) (4-2)

M系列x_nおよびyは、フレームの各初めで、言い換えれば38400のチップごとに、再初期化される。系列yは、レジスタのビットのすべてを1(y(0)=y(1)=…y(24)=1)に置くことによって、すなわちワードSR^y=2²⁵-1によって初期化される。系列x_nは、その一部について、ユーザによって決まる25ビットのワード、SR^xnで初期化される。したがって、スクランブリング符号Cはユーザによって決まることが理解される。上記符号は、フレームの初めでCの発生器のシフトレジスタの内容、SR^xnがわかる場合、一義語的に特定される。

以下は、マクロセルラシステムがWCDMA（登録商標）タイプであるときの図2に表すシナリオであるものとする。

信号が端末130によって伝送されたとき、基地局120が事前に同期されているかどうかによって、言い換えれば基地局120がフレームの初めを識別しているかどうかによって、2つの実施形態を区別する。

わかりやすくするために、ただし一般論に影響を与えずに、以下は、端末130と基地局120との間のチャネルはAWGNであると仮定する。チャネルが複数のパスを有する場合、複数のパスはさらなる干渉を発生させ、これを雑音項で考慮に入れることになる。

基地局120によって受信される信号は、次の形である:
r(k)=e^iθC(k)(β_dx_DPDCH(k)+jβ_cx_DPCCH(k))+n(k) (5)
ここでθはチャネルβ_dによって導入される位相シフトであり、β_cはDPCCHおよびDPDCHにおける利得の関数である実係数であり、x_DPDCH(k)およびx_DPCCH(k)はそれぞれ拡散(210では拡散符号c_DPDCH、220では拡散符号c_DPCCHによる)後のデータおよび制御信号であり、n(k)は加法性、白色、ガウス性、中心化されていると仮定される雑音サンプル(AWGN)であり、C(k)は、T_cがチップ周期であるとき、瞬間kT_cに生成されるスクランブリング符号のチップである。

本発明は、受信される信号の差分処理を使用する。前記信号は、必要に応じてチャネルで好適なフィルタリングによってフィルタリングされ、チップ周波数1/T_cでサンプリングされる。差分処理は、2つの連続したサンプルのエルミート積を実行することにあり、すなわち以下のようである:
u(k)=r(k+1)r(k)^*=C(k+1)C(k)^*(β_dx_DPDCH(k+1)+jβ_cx_DPCCH(k+1))(β_dx_DPDCH(k)-jβ_cx_DPCCH(k))+C(k+1)(β_dx_DPDCH(k+1)+jβ_cx_DPCCH(k+1))n(k)^*+C(k)*(β_dx_DPDCH(k)-jβ_cx_DPCCH(k))n(k+1)+n(k+1)n(k)^* (6)

DPDCHチャネルおよびDPCCHチャネルに使用される拡散符号から、x_DPDCH(2k+1)x_DPDCH(2k)=1およびx_DPCCH(2k+1)x_DPCCH(2k)=1である。スクランブリング符号の連続するチップは、次の関係を満たす:
C(2k+1)C(2k)^*=-2jC₁(2k+1)C₁(2k)C₂(2k) (7)
瞬間2kT_c(フレームの初めを始点とする)で取得される差分値u(2k)は、次の形で表すことができる:

ここでは3つの雑音項を合わせてb(2k)にまとめた。v(k)=-Im(u(2k))と示される場合、v(k)は、以下で定義される系列のビットを、符号付き(signed)の形(BPSK)で表す実数値である。

ただし、A(k)=CC(2k+i)C,(2k)CZ(2k) (9-2)とする。
言い換えれば、v(k)が正である場合、

であり、v(k)が負である場合、

であり、ここで

はa(k)の推定である。

式(2-1)、(2-2)、(3-1)および(3-2)を参照し、C₁およびC₂の定義から、以下とすると

と示すことができ、ただし、

M系列の2の累乗の間引き(ここでは単に係数2による)は、前記M系列のシフトされたバーションに他ならないことを示すことができる。同じように、M系列の2つのシフトされたバージョンの和は、やはり上記M系列のシフトされたバージョンとなる。したがってM系列

は、x_nと同じ生成多項式を有し、フレームの初めの初期化中のシフトレジスタの内容のみが異なる。同様に、M系列

は、yと同じ生成多項式を有し、フレームの初めの初期化中のシフトレジスタの内容のみが異なる。

次に、基地局120の受信機がフレームの初めで同期されていると仮定すると、フレームの初めでy(k)のシフトレジスタの初期状態SR^y(SR^y=2²⁵-1)がわかっているので、系列y(k)を生成することが可能である。そこから式(10-2)からの系列

を推測することができる。

v(k)に

を掛けると、以下のようなオブザーバブルの系列を取得する:

ここで

は雑音項であり、b(k)と同じ統計的性質を有する。

後で説明するように、ε(k)のオブザーバブルから

を復号することが可能である。次いで、フレームの初めで系列

の発生器のレジスタの内容

を特定することができ、最終的にそこから系列x_nの発生器のレジスタの内容SR^xを推測する。

図3は、本発明の第1の実施形態によってWCDMA（登録商標）システムの上りリンクで使用されるスクランブリング符号を推定するための方法を概略的に表している。

この第1の実施形態では、基地局120の受信機は、端末130によって送信される信号と同期されると仮定する。この第1の実施形態によれば、受信機は、事実上フレームの初めを事前に識別しているか、所与のサンプルがフレームの初めに一致したという想定をしている。第2の場合、受信機は、一連のサンプルを順にテストし、後に説明するステップ360を用いて、同期の想定に十分に適合したかどうかを判断することができる。

ステップ310では、端末130と基地局120との間の伝送チャネルに適合されたフィルタリングの後に、必要であれば、スクランブリング符号のチップ周波数、1/T_cで受信された信号をサンプリングする。

このように取得されたサンプルr(k)は、320において差分処理を受ける。より正確には、各サンプルについて、前のサンプルを用いて上記サンプルのエルミート積を計算する。次いで、偶数ランク(even rank)の積u(k)の虚数部v(k)=-Im(u(2k))を特定して、差分値と呼ばれる虚数部の系列v(k)を取得する。

ステップ330において、スクランブリング符号のGold系列z_nを形成する働きをするM系列yのシフトされたバージョンとして取得されたM系列

の要素を用いて、差分値の系列の要素を掛ける。これにより、(11)に表すように、オブザーバブルの系列ε(k)を取得する。

ステップ340では、前のステップからのオブザーバブルε(k)の反復復号を行って、系列

の推定を取得する。ビットの系列

は、この場合はg(x)という、生成多項式によって取得されるM系列であることから、これは例えばK. M. ChuggおよびM. Zhuによる「A New Approach to Rapid PN Code Acquisition Using Iterative Message Passing Techniques」と題する論文、IEEE Journal on Selected Areas in Communications、vol. 25、no. 5、2005年5月、に記載されているように、確率伝搬アルゴリズム(確率伝搬復号)によって復号することができる。実際には、生成多項式:
g(x)=go-glx+…+g,x' (12)
のM系列の発生器は、以下のようなサイズ(M-r)×Mのパリティ行列エンコーダと見ることができる:

ここでMは、発生器の出力で検討される連続ビットの数である。このパリティ行列は、M系列のビット間の制約を反映している。M系列の発生器は、LDPCエンコーダの例に従って、一連の可変ノードおよび一連の制約ノードによって表すことができる。次いで、変数のノードと制約のノードとの間でメッセージを渡すことによって、反復して復号が行われる。

この場合、オブザーバブルは、値ε(k)である。アルゴリズムにより、各反復でビット

の軟値(例えば対数尤度比すなわちLLR)を推定することができる。次いで、こうしたLLRで硬判定によってビット

が取得される。

ステップ350では、系列x_nについて、フレームの初めでシフトレジスタの内容SR^xを、前のステップから推測する。この内容は、関係(2-1)、(2-2)、(3-1)および(3-2)から系列x_nを、したがってGold符号z_n=x_n+yを、結果的にはスクランブリング符号Cの成分C_1、C₂を、一義的に定義する。ステップ350で推定されるスクランブリング符号は、

と示され、その推定された成分は、

と示される。

図4は、本発明の1つの実施形態によりステップ350の詳細を概略的に示している。

ステップ410では、フィボナッチ表現において、M系列

の発生器のシフトレジスタの内容を、フレームの初めで特定する。レジスタの段間の接続から、シフトレジスタの内容は、第1の値

で形成されるワードである。

上記シフトレジスタの内容から、420において間引きされていないM系列の発生器のシフトレジスタの内容を特定する。

以下のことが想起される:

ここでx'_nは、以下を満たす、間引きされていないM系列を表す:
x'_n(k)=x_n(k)+x_n(k+1)+x_n(k+4)+x_n(k+7)+x_n(k+18) (14-2)

上記のように、系列

は、元の系列x_nと同じ生成多項式のものである。実際には、M系列x_nのシフトされたバージョンの和として取得される系列

は、x_nと同じ生成多項式のM系列であり、系列x'_nの係数2の間引きによって取得される

はやはりx'_nと同じ生成多項式のM系列であり、したがってx_nと同じである。

間引きされた系列

のシフトレジスタの内容は、図5Aに示すように発生器のフィボナッチ表現で取得することができる。同じ発生器のガロア表現は、図5Bに提供される。フィボナッチ表現におけるレジスタの内容は、Electronics Letters、Vol.13、No.7、1977年3月に発表された、「Decimation of m-sequences leading to any desired phase shift」と題するB. Araziによる文献に記載された方法を使用して取得することができる。

より正確には、

を系列x'_nの発生器のフィボナッチ表現でシフトレジスタの内容を提供するサイズr=25のベクトル、および

を間引きされた系列

のシフトレジスタの内容と示す場合、以下となる:

ここで

は、係数1/2の間引きについて、間引きされた系列

と元の系列x_n’との間の状態の変化を示すサイズr×rの行列である。

行列

は、上記の文献に詳述されている方法により取得することができる。これを行うために、第1にα^-1、すなわち間引きされていない系列の生成多項式(g^-1(x)=g(x)x^-r=x²⁵+x³+1)の逆多項式の根を計算し、このとき

は、i番目の行が分解係数a_ikによって求められる二値行列となる:

ここでpは、合同関係2p≡1mod(2^r-1)を満たす整数であり、例えばp=2^r-1である。

偶数行および奇数行についてそれぞれ次の関係が満たされることを示すことができる:
α^-2ip=α^-i (17-1)
α^-(2i+1)p=α^-p-i (17-2)

行列、

の偶数行は、(16)および(17-1)から直接取得される。奇数行については、逆多項式g^-1によって、α^-p-1の多項式の除法の余りを計算し、すなわち以下のようになる:

そこで奇数行2i+1は、(16)、(17-2)、および(18)に基づいて係数c_i,kによって求められる。

これにより、フレームの初めで、間引きされていない系列についてシフトレジスタの内容

を取得する。

次いで、ステップ430においてそこから系列x_nについてシフトレジスタの内容

を推測する。Fを、フィボナッチ表現における系列x_nの発生器の状態遷移行列、言い換えれば、次の状態を提供する行列として示す場合、現在の状態、

の関数として

(瞬間(k+1)Tにおけるシフトレジスタの内容である)、すなわち次のようになる:

ただし、

とする。

式(14-2)は次いで、以下の行列の形に変換される:

ここで時間インデックスkは、簡単にするために省略した。

最後に、系列x_nのシフトレジスタの内容

は、以下によって取得される:

ただし、Ω=(F₁₈+F₇+F_°+F+I)^-1は1度限り計算して、受信機のメモリに格納することができる行列とする。

必要であれば、この段で、エラー制御を実行することができる。実際には、標準に従って、シフトレジスタの最上位ビット(MSB)は、フレームの初めで1に等しくなければならない。前記ビットが1に等しくない場合、スクランブリング符号Cの推定は中断される。

フレームの初めにおける系列x_nのシフトレジスタの内容

により、系列の要素x_n(k)を特定することができる。そこからステップ440において、Gold系列のビットz_n(k)=x_n(k)+y(k)を、次いで関係(2-1)、(2-2)を用いて成分

を、最終的に式(1)によってスクランブリング符号

の要素を推測する。

図3に戻ると、360において基地局の受信機120が端末130のスクランブリング符号と十分に同期されているかどうかを必要に応じて確認することができる。

ステップ320では、差分値を取得することが想起される、式(8)を参照:

ここでb₁(2k)は雑音サンプルである。値v(k)は、観測差分値(observed differential value)と呼ばれる。

系列x_nのシフトレジスタの内容

が取得され、ステップ350においてスクランブリング符号

が推測されると、系列

を以下によって定義して計算することができる:

値

は、計算差分値(calculated differential values)と呼ばれる。

次いで、計算差分値の系列

を用いて差分値の系列v間の相互の関連付けを行い、すなわち:

相互の関連付けは、Lサンプルの系列について毎回行われる。

相互の関連付けVの結果を所定の閾値、λと比較する。

V>λの場合、そこから受信機はスクランブリング符号と十分に同期していると結論付ける。そうでない場合、受信機はスクランブリング符号と同期されていない。

図6は、本発明の第2の実施形態によってWCDMA（登録商標）システムの上りリンクで使用されるスクランブリング符号を推定するための方法を概略的に表している。

この第2の実施形態では、受信機は送信機130の信号に同期されておらず、したがってフレームの初めがわからない。したがって、演繹的にM系列yを直接生成することができず、ましてやシフトされた系列

を生成することはできない。

ステップ610および620は、前述のステップ310および320と同一である。

620の差分処理の出力において、差分値を得る:

ここで、A(k)=C1(2k+1)C1(2k)C2(2k) (式9-2参照)は、

の符号付き表現(signed representation)であり、

はそれぞれ式(10-1)および(10-2)によって定義される。

和の系列(sum sequence)aは、系列

および

の生成多項式の積に等しい生成多項式g_a(x)によって生成されることが示される。
g_a(x)=g(x)h(x) (27)

ステップ630では、オブザーバブルv(k)の反復復号を行って、系列aの推定値を取得する。ステップ340と同様に、確率伝搬アルゴリズム(belief propagation algorithm)によって上記復号を行うことができる。復号は、本来周知の方法で、変数のノードと制約のノードとの間でメッセージを渡すことによって行われ、変数(variables)はオブザーバブルv(k)であり、制約(constraints)は生成多項式g_a(x)によって設定される。

復号の終わりに、推定されたビットの系列が取得される。

多項式g_a(x)は、次数50であり、上記系列の先頭の50ビットのリストとしてフィボナッチ表現(図5A参照)で系列aのレジスタの内容

を各瞬間において特定することができる。

ガロア表現における系列aのレジスタの内容

は、ステップ640で特定される。

概括的に言えば、SR_Fibをフィボナッチ表現における系列のシフトレジスタの内容、SR_Galをガロア表現におけるこの同じ系列のシフトレジスタの内容とし、T^GFをフィボナッチ表現からガロアの表現へ状態の転置の行列と示す場合、以下が得られる:
SR_Gal=T^GFSR_Fib (28)
ここで、転置行列の要素は、図5Aおよび図5Bの表記法を導入することによって以下のように提供される:

この場合、

であり、ここで行列

は、式(29)中の多項式g_a(x)の係数から構成される。

ステップ650において、系列aのレジスタの状態

から、ガロア表現における系列

および

のレジスタのそれぞれの状態を推測する。

多項式の形で、系列aのレジスタの状態を

と示し、系列

のレジスタの状態を

と示し、ガロア表現(図5B参照)の系列

のレジスタの状態を

と示す場合、以下の関係が得られる:

この関係は、やはり同等の方法で、行列の形で表すことができる:

ここで、

は、それぞれガロア表現で所与の瞬間における系列a、

および

のレジスタの状態を提供するベクトルであり、

である。

次いで、ガロア表現におけるレジスタ

および

の状態を、以下によって推測することができる:

ステップ660において、

および

と示される、フィボナッチ表現における系列

および

のシフトレジスタの内容を特定する。

フィボナッチ表現におけるレジスタの状態は、実際には先に定義した行列T^GFによってガロア表現におけるレジスタの状態に由来するものである可能性がある。
SR_Fib=(T^GF)^-1SR_Gal (34)
したがって、レジスタ

および

の状態は、次のように特定することができる:

ここで、

および

は、それぞれ多項式h(x)およびg(x)について(33)による転置行列である。

ステップ670において、系列yおよびx_nのシフトレジスタのそれぞれの内容を、系列

および

のシフトレジスタの内容から特定する。

これを行うために、ここでは受信機から知られていない系列yのレジスタの内容を推定する以外は、ステップ420と同様に進み、すなわち次のようである:

ここで、行列

および

がそれぞれ生成多項式g(x)およびh(x)の係数によって決まることを想起するためにこれらの行列を区別した。測定の瞬間k₀T_cにおける状態

および

から、瞬間kT_cにおけるビットx_n(k)およびy(k)を特定することができる。

ステップ680において、関係(2-1)、(2-2)、(3-1)、(3-2)によって、前のステップで得られたビットx_n(k)およびy(k)から、スクランブリング符号

、言い換えれば値

を特定する。

さらに、フレームの初め(初期状態)において、かつ測定の瞬間k₀T_cにおいて、系列yのレジスタの状態がわかっているとすると、フレームの初めで受信機を同期することができる。

を見出すまで、必要な回数だけ初期の内容に(系列yの発生器の)状態行列の変更を適用する。mが

を得るための状態行列の変更の連続的適用数である場合、フレームの初めに対する測定の瞬間のシフトは、mT_cにほかならない。

端末130のスクランブリング符号およびその拡散符号がわかると、基地局120の受信機は、端末によって送信されるシンボルを推定することができる。次いで受信機は、スクランブリング符号、拡散符号、整形フィルタから、およびチャネルのインパルス応答から、前記端末から受信された信号への寄与を再生することができる。次に、本来知られている方法でこの寄与を受信信号から減じて、端末130による干渉を除去する。必要であれば、この操作を並行して、または連続して繰り返して、WCDMA（登録商標）マクロセルシステムの数人のユーザの干渉を除去することができる。

110 フェムトUE
120 フェムトBS
130 マクロUE
140 マクロBS
150 デッドゾーン

Claims

WCDMAシステムにおいて端末の上りリンクで使用されるスクランブリング符号推定方法であって、前記リンクで前記端末によって送信される信号が、フレームの形態で送信されて、スクランブリング符号を用いてスクランブリングされ、前記スクランブリング符号が、最大長の第1の系列(x_n)と第2の系列(y)の和として取得されるGold系列(z_n)から構成される、方法において、
前記スクランブリング符号のチップ周波数で、受信機によって受信された信号をサンプリングし(310)、
このように取得されたサンプルの差分処理を行い(320)、前記差分処理が、連続したサンプルのエルミート積および前記積の虚数部の計算を含み、前記差分処理が、差分値の系列(v(k))を供給し、
差分値の前記系列に、前記受信機からわかる前記第2の系列の間引きされてシフトされたバージョン

を掛けて(330)、オブザーバブルの系列(ε(k))を取得し、
オブザーバブルの前記系列の反復復号を行って(340)、前記第1の系列のシフトされて間引きされたバージョン

を取得し、
所与の瞬間において、前記第1の系列の発生器のシフトレジスタの内容(SR^x)を特定し(350)、そこから前記スクランブリング符号を推測する
ことを特徴とする、スクランブリング符号推定方法。
が前記スクランブリング符号の2つの成分であるとき、差分値の系列

を前記スクランブリング符号から計算し、
所定数のサンプルについて、前記差分値を前段のステップで計算された差分値と相互に関連付け、
前記相互の関連付けの結果が所定の閾値を超えるかどうかを判断すること
によって、前記受信機が前記スクランブリング符号に対して十分に同期されていることを確認する(360)ことを特徴とする、請求項1に記載のスクラブリング符号推定方法。
前記差分処理において、r(2k)、r(2k+1)が受信される信号の連続するサンプルであるとき、前記差分値は、u(2k)=r(2k+1)r(2k)^*としてv(k)=-Im(u(2k))によって取得されることを特徴とする、請求項1または2に記載のスクランブリング符号推定方法。
前記第2の系列の前記間引きされてシフトされたバージョン

が、

を用いて前記第2の系列yから取得されることを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載のスクランブリング符号推定方法。
前記反復復号が、変数のノードと制約のノードとの間で確率メッセージを渡すことによる復号であり、前記制約が、前記第1の系列の生成多項式によって提供されることを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載のスクランブリング符号推定方法。
フィボナッチ表現により、前記第1の系列の前記シフトされて間引きされたバージョン

の発生器のシフトレジスタの内容

を特定し(410)、
前段のステップで取得された内容から、前記フィボナッチ表現における前記第1の系列のシフトされているが間引きされていないバージョンの発生器のシフトレジスタの内容

を特定し(420)、
前段のステップで取得された内容から、フィボナッチ表現における前記第1の系列の前記発生器の前記シフトレジスタの内容

を特定し(430)、
前段のステップで取得された前記第1の系列と、前記第2の系列の和として前記Gold系列(z_n)を計算し(440)、
前段のステップで取得された前記Gold符号から前記スクランブリング符号を推測すること(440)
によって、前記スクランブリング符号を推定することを特徴とする、請求項1から5のいずれか一項に記載のスクランブリング符号推定方法。
WCDMAシステムにおいて端末の上りリンクで使用されるスクランブリング符号推定方法であって、前記リンクで前記端末によって送信される信号が、フレームの形態で送信されて、スクランブリング符号によってスクランブリングされ、前記スクランブリング符号が、最大長の第1の系列(x_n)と第2の系列(y)の和として取得されるGold系列(z_n)から構成される、方法において、
前記スクランブリング符号のチップ周波数で、受信機によって受信された信号をサンプリングし(610)、
このように取得されたサンプルの差分処理を行い(620)、前記差分処理が、連続したサンプルのエルミート積および前記積の虚数部の計算を含み、前記差分処理が、オブザーバブル値の系列(v(k))を提供し、
オブザーバブルの前記系列の反復復号を行って(630)、第3の系列(a)、すなわち前記第1の系列のシフトされて間引きされたバージョン

と前記第2の系列のシフトされて間引きされたバージョン

の和を取得し、
ガロア表現により前記第3の系列の発生器のシフトレジスタの内容

を特定し(640)、
前段のステップで取得された内容から、ガロア表現における前記第1の系列のシフトされて間引きされたバージョン

の発生器のシフトレジスタと、前記第2の系列のシフトされて間引きされたバージョン

の発生器のシフトレジスタのそれぞれの内容

を特定し(650)、そこからフィボナッチ表現における前記シフトレジスタの前記それぞれの内容を推測し(660)、
所与の測定の瞬間において、前段のステップで取得されたフィボナッチ表現における前記レジスタの内容から、フィボナッチ表現における前記第1および第2の系列(x_n,y)の発生器のレジスタのそれぞれの内容

を特定し(670)、
前段のステップで取得された前記レジスタの内容から、前記第1および第2の系列、次いで前記スクランブリング符号を推測する(680)
ことを特徴とする、スクランブリング符号推定方法。
ガロア表現による前記第3の系列の前記発生器の前記シフトレジスタの
内容

をフィボナッチ表現における前記発生器の前記シフトレジスタの内容

から特定し（640）、前記内容自体が、前記第3の系列の先頭ビットのリストとして取得されることを特徴とする、請求項7に記載のスクランブリング符号推定方法。
フレームの初めにおける、前記第2の系列の前記発生器の前記レジスタの内容から、および前記測定の瞬間において特定される、この同じレジスタの内容から、フレームの前記初めに対する前記測定の瞬間のシフトを推測することを特徴とする、請求項7または8に記載のスクランブリング符号推定方法。